Đề tài Hệ thống tiết kiệm năng lượng trong một nhà máy cụ thể

Nội dung text: Đề tài Hệ thống tiết kiệm năng lượng trong một nhà máy cụ thể

1. TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI VIỆN ĐIỆN Học phần: Nhập môn KT ngành điện  BÁO CÁO ĐỀ TÀI HỆ THỐNG TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG CỦA MỘT NHÀ MÁY Giảng viên hướng dẫn: Đinh Thị Lan Anh Nhóm sinh viên thực hiện : HỌ VÀ TÊN MSSV LỚP VÕ VĂN CHIẾN 20130404 KT ĐK&TĐH 04-K58 LÊ KHẮC ĐỈNH 20130917 KT ĐK&TĐH 04-K58 NGÔ VŨ TRƯỜNG GIANG 20131098 KT ĐK&TĐH 04-K58 Hà Nội, ngày 08 tháng 12 năm 2014. 1 | P a g e
2. MỤC LỤC Nội dung MỤC LỤC 1 PHẦN MỞ ĐẦU 2 PHẦN NỘI DUNG 3 Phần 1: Tổng quan về nhà máy xi măng Hoàng Thạch 3 1.1 Lịch sử ra đời và phát triển 3 1.2 Vị trí địa lý 4 1.2.1 Địa điểm xây dựng nhà máy 4 1.2.3 Hệ thống thoát nước 7 1.2.4. Môi trường vệ sinh công nghiệp 7 1.2.5 Các công ty xí nghiệp lân cận 7 Phần 2: Tiết kiệm năng lượng trong ngành xi măng 8 2.1 Trong ngành sản xuất xi măng nói chung 8 2.2 Khái quát TKNL của công ty Xi Măng Hoàng Thạch 11 2.2.1 Vicem Hoàng Thạch: Sản xuất xanh, bền vững 11 2.2.2 Sản xuất đi đôi bảo vệ môi trường . .11 2.2.3 Hướng đến sản xuất năng lượng xanh và hiệu quả 13 2.3 Hệ thống tiết kiệm năng lượng của XM Hoàng Thạch 14 2.3.1 Giải pháp tiết kiệm điện năng bằng biến tần 14 2.3.2 Giải pháp tiết kiệm năng lượng tại hệ thống lò nung 23 2.3.3 Hệ thống nghiền xi măng 25 2.3.4 Các giải pháp tiết kiệm năng lượng ứng dụng công nghệ thu hồi nhiệt thải để phát điện 27 2.3.5 Công ty xi măng Hoàng Thạch tiết kiệm điện 29 2.3.6 Cải tạo dây chuyền sản xuất, áp dụng khoa học kỹ thuật 31 Phần 3: Các công nghệ sản xuất xi măng mới 32 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 38 PHẦN KẾT LUẬN 39 1 | P a g e
3. PHẦN MỞ ĐẦU Năng lượng bao gồm dầu mỏ, than đá, khí đốt, điện là những nguồn tài nguyên vô cùng quý giá của con người, nó quyết định sự tồn tại của xã hội.Trong tình trạng khủng hoảng năng lượng thế giới đã và đang diễn ra hết sức căng thẳng hiện nay; bên cạnh việc tìm ra nguồn năng lượng mới để thay thế thì vấn đề sử dụng năng lượng tiết kiệm và hiệu quả trở thành mục tiêu, xu hướng trong tất cả mọi hoạt động kinh tế xã hội không những ở nước ta mà còn ở tất cả các nước trên thế giới. Với đà gia tăng dân số hiện nay việc tiêu thụ năng lượng buộc tất cả các nước phải nghĩ tới sử dụng hiệu quả nguồn năng lượng của mình. Việc tiết kiệm năng lượng có thể thực hiện trong tất cả các lĩnh vực họat động phát triển, từ quy mô công nghiệp đến gia đình. Nếu tiết kiệm năng lượng, chúng ta không chỉ tiết kiệm tiền mà còn góp phần giảm nhu cầu sử dụng đối với các nguồn nhiên liệu hóa thạch như than đá, dầu mỏ và khí thiên nhên. Đốt ít nhiên liệu hóa thạch đồng nghĩa với việc giảm một lượng lớn khí thải CO 2, hạn chế sự nóng lên toàn cầu và các hiện tượng do biến đổi khí hậu. Trong học phần Nhập môn kỹ thuật ngành điện, chúng em được cô Đinh Thị Lan Anh phân công tìm hiểu, viết báo cáo về đề tài: “Hệ thống tiết kiệm năng lượng trong một nhà máy cụ thể”. Đây là đề tài hay, mang tính thời sự , xuất phát từ thực trạng năng lượng trên thế giới và nước ta hiện nay ngày càng cạn kiệt, gắn bó mật thiết với ngành kỹ thuật Điều khiển và Tự động hóa mà chúng em đang theo học. Trên cơ sở đó chúng em đã chọn công ty Xi măng Hoàng Thạch là đối tượng được trình bày trong bài báo cáo của mình. Công ty xi măng Hoàng Thạch là một trong những đơn vị đi đầu trong ngành xi măng, có nhiều giải pháp trong tiết kiệm và sử dụng năng lượng hiệu quả. Do chỉ tìm hiểu công ty qua Internet mà chưa có cơ hội đi thực tế nên bài báo cáo của chúng em có thể vẫn còn thiếu sót, chúng em rất mong được sự góp ý từ thầy, cô viện Điện ! Chúng em xin chân thành cảm ơn ! Nhóm sinh viên thực hiện 1. Võ Văn Chiến 2. Lê Khắc Đỉnh 3. Ngô Vũ Trường Giang. 2 | P a g e
4. PHẦN NỘI DUNG Phần 1: Tổng quan về nhà máy xi măng Hoàng Thạch 1.1 Lịch sử ra đời và phát triển Cuối những năm 60 và đầu năm 70 của thế kỷ trước, cuộc kháng chiến chống Mỹ, cứu nước của dân tộc ta đang trong giai đoạn quyết liệt. Mặc dù phải tập trung lãnh đạo quân, dân cả nước chống lại cuộc chiến tranh phá hoại của đế quốc Mỹ ở miền bắc và dồn sức người, sức của chi viện cho cách mạng miền nam, nhưng Ðảng và Chính phủ vẫn đồng thời hoạch định chiến lược xây dựng, phát triển kinh tế đất nước lâu dài, trong đó có chủ trương xây dựng các nhà máy xi-măng hiện đại. Trên cơ sở các dữ kiện về nguồn nguyên liệu đã được nghiên cứu, một số địa điểm đã lựa chọn, Ðảng và Nhà nước đã quyết định đầu tư xây dựng Nhà máy xi-măng Hoàng Thạch Ngày 15-11-1976, Thủ tướng Chính phủ ra Chỉ thị số 448/TTg về việc "xây dựng Nhà máy xi-măng Hoàng Thạch" và giao nhiệm vụ cụ thể cho các bộ, các ngành, địa phương. Ngày 15-12-1976, đồng chí Ðỗ Mười (lúc đó là Phó Thủ tướng Chính phủ) ký Quyết định số 474/TTg "Phê chuẩn nhiệm vụ thiết kế Nhà máy xi-măng Hoàng Thạch", với tên gọi: Nhà máy xi-măng Hoàng Thạch. Ðịa điểm xây dựng tại thôn Hoàng Thạch (xã Minh Tân, huyện Kim Môn, tỉnh Hải Hưng) và thôn Vĩnh Tuy (xã Vĩnh Khê, huyện Ðông Triều, tỉnh Quảng Ninh). Ngày 4-3-1980, đồng chí Ðồng Sỹ Nguyên (lúc đó là Bộ trưởng Bộ Xây dựng) ký Quyết định số 333/BXD-TCCB về việc thành lập Nhà máy xi-măng Hoàng Thạch. Số vốn đầu tư ban đầu để xây dựng là 73.683.000 USD. Nhà máy do hãng F.L.Smidth (Đan Mạch) thiết kế,cung cấp thiết bị toàn bộ và cho chuyên gia giúp xây dựng, vận hành nhà 3 | P a g e
5. máy. Theo thỏa thuận ban đầu giữa Việt Nam và Ðan Mạch, công trình xây dựng Nhà máy xi-măng Hoàng Thạch sẽ hoàn thành trong vòng 36 tháng kể từ ngày khởi công. Nhưng thực tế thời gian thi công xây dựng, lắp đặt chạy thử là 6 năm 8 tháng, gấp hơn hai lần so với dự kiến ban đầu. Nhờ có sự quan tâm đúng mức của lãnh đạo, phong trào phát huy sáng kiến, cải tiến kỹ thuật đạt được kết quả tốt, giữa năm 1983, việc hiệu chỉnh các thông số đã hoàn thành, nhà máy đã tiến hành vận hành lò nung dưới sự điều khiển của các chuyên gia. Ngày 25-11-1983, dây chuyền 1 Nhà máy xi-măng Hoàng Thạch chính thức cho ra lò mẻ clanh-ke đầu tiên. Ngày 16/01/1984, bao xi măng mang nhãn hiệu Hoàng Thạch đầu tiên được ra đời đánh dấu thời kỳ mới, thời kỳ sản xuất xi măng theo chỉ tiêu pháp lệnh của Nhà Nước. Để đáp ứng yêu cầu phát triển phù hợp với nền kinh tế thị trường, ngày 12/8/1993, Bộ xây dựng ra Quyết định số 363/QĐ-BXD thành lập Công ty xi măng Hoàng Thạch trên cơ sở hợp nhất Nhà máy xi măng Hoàng Thạch với Công ty kinh doanh xi măng số 3 thành Công ty xi măng Hoàng Thạch. Đồng chí Nguyễn Văn Hạnh được bổ nhiệm làm giám đốc Công ty. Cùng với sự phát triển nhanh chóng của nền kinh tế đất nước, nhu cầu xi măng cho xây dựng ngày một tăng Công ty đã đầu tư mở rộng, khẩn trương tiến hành xây dựng dây chuyền II có công suất thiết kế là 1,2 triệu tấn /năm, trên mặt bằng của Công ty hiện có, dây chuyền II được khởi công ngày 28/12/1993. Sau gần 3 năm thi công xây dựng, ngày 12/5/1996 dây chuyền II đươc khánh thành và đi vào sản xuất, như vậy tổng công suất của 2 dây chuyền lúc này là 2,3 triệu tấn/năm. Được sự quan tâm của Đảng, Nhà nước Công ty xi măng Hoàng Thạch đã không ngừng lớn mạnh và phát triển sản phẩm của Công ty năm sau cao hơn năm trước, chất lượng sản phẩm luôn ổn định ở mức cao. Trước tình hình tăng trưởng kinh tế giai đoạn (2006-2010), dự án đầu tư xây dựng dây chuyền III Công ty xi măng Hoàng Thạch có công suất thiết kế là 1,2 triệu tấn/năm, được Thủ tướng Chính phủ cho phép đầu tư tại quyết định số 91/QĐ-TTg ngày 20/01/2003. Dây chuyền III được khởi công xây dựng ngày 04/02/2007 trên mặt bằng hiện có của Công ty với diện tích đất sử dụng là 7,46 ha, dự kiến đến quý III năm 2009 khánh thành đi vào sản suất. Như vậy khi dây chuyền Hoàng Thạch III đi vào sản xuất sẽ đưa tổng công suất của Công ty lên 3,5 triệu tấn/năm. 1.2 Vị trí địa lý 1.2.1 Địa điểm xây dựng nhà máy Công ty được xây dựng trên 2 khu chính: 4 | P a g e
6. - Khu sản xuất: Phía hữu ngạn sông Đá Bạch trên khu đồi thuộc thôn Hoàng Thạch, xã Minh Tân, huyện Kinh Môn, tỉnh Hải Dương với diện tích 24ha có nguồn nguyên liệu đá vôi và đá sét dồi dào, Với trữ lượng trên 150 triệu tấn đá vôi, chất lượng tốt, ít tạp chất hàm lượng CaC03 >92%, MgO<3%. Trên 50 triệu tấn đá sét đây là 2 nguyên liệu chính để sản xuất xi măng khoảng 100 năm cho mỗi dây chuyền. Ngoài ra còn gồm tất cả các xưởng sản xuất chính từ khâu đập đá vôi, đá sét, gia công chế biến nguyên liệu, nung và nghiền xi măng. - Khu thành phẩm: Phía tả ngạn sông Đá Bạch, thuộc vùng đất của thôn Vĩnh Tuy, xã Vĩnh Khê, huyện Đông Triều, tỉnh Quảng Ninh, với diện tích 12,5ha, gồm 5 Xilô chứa xi măng, hệ thống máy đóng bao xi măng, hệ thống băng tải, máng xuất xi măng theo các tuyến: đường Ôtô, đường thuỷ, đường sắt. Hai khu vực trên được nối liền bằng một cây cầu dài 388,15m qua sông Đá Bạch. 1.2.2 Mạng lưới giao thông Công ty xi măng Hoàng Thạch nằm ở trung tâm tam giác kinh tế Hà Nội – Hải Phòng – Quảng Ninh, thuộc quy hoạch phân vùng kinh tế khu vực: Cụm khu công nghiệp xi măng tỉnh Hải Dương với mạng lưới giao thông đường thuỷ, đường bộ, đường sắt cũng như mạng thông tin liên lạc thuật lợi, khả năng đáp ứng vật liệu xây dựng, các điều kiện sinh hoạt xã hội cũng như bệnh viện, trường học và nhu cầu nhân lực đảm bảo Đường bộ: Công ty xi măng Hoàng Thạch cách quốc lộ 18 là 2 km , từ công ty xi măng Hoàng Thạch theo quốc lộ 18 đi Hải Dương 60 km , Hà Nội 115 km , Phả Lại 50km, Bãi Cháy 60km. Công ty xi măng Hoàng Thạch cách quốc lộ 5 là 20 km qua phà Hiệp Thượng . Nếu theo quốc lộ 5 từ công ty xi măng Hoàng Thạch đi : Hải Phòng 45 km, Hải Dương 50km, Hà Nội 105km. Từ công ty xi măng Hoàng Thạch qua phà Lại Xuân (Phà Đun) và Phà Bính về Hải Phòng cũng chỉ có 35km. Trên tuyến đường bộ công ty xi măng Hoàng Thạch có thể vận chuyển xi măng đi các nơi với năng suất từ 2500-3000 tấn/ngày cùng một lúc có thể có 4 xe ôtô vào nhận xi măng bao và cũng có thể xuất xi măng rời với năng suất 5 phút cho một xe 10 tấn. Đường Sông : Cảng của công ty xi măng Hoàng Thạch được xây dựng trên hai bờ sông Đá Bạch, cảng có kết cấu theo kiểu tường cọc. Một bên là cảng xuất nguyên liệu, một bên là cảng xuất xi măng. 5 | P a g e
7. * Cảng nhập nguyên ,vật liệu: Cảng chạy dài 200m được chia làm 2 khu: - Khu bốc dỡ nguyên vật liệu rời: Được trang bị hai cần cẩu điện có năng suất bốc dỡ tối đa 5000 tấn/ngày. - Khu bơm rót dầu ( dầu FO và dầu DO ) trên bến có hệ thống bơm hút từ xà lan lên bể chứa, năng suất bơm hút 600tấn/ngày. * Cảng xuất xi măng: Cảng xuất xi măng dài khoảng 200m có phao neo đậu cho tầu thuyền chờ lấy hàng, năng suất xuống xi măng từ 7000-8000 tấn/ngày. Tại hai cảng chính tàu có trọng tải 400 tấn có thể ra vào được để lấy hàng. * Ngoài ra còn có một cảng phụ : Cảng phụ dùng để xuất xi măng cho một số phương tiện nhỏ như xà lan dưới 100 tấn. Ngoài ra còn dùng để bốc dỡ các đoàn xà lan chở hàng là hòm kiện và các loại hàng quá khổ, quá tải khi vận chuyển bằng đường bộ . * Cảng của công ty xi măng Hoàng Thạch chịu ảnh hưởng của nhật triều. Những ngày thủy triều xuống thấp ảnh hưởng đến việc phương tiện ra vào bến. Hàng năm công ty phải đầu tư hàng tỷ đồng cho việc nạo vét luồng lạch bến cảng. Đường Sắt: 6 | P a g e
8. Khu vực đóng bao cách ga Mạo Khê 2,5km. Từ ga Mạo Khê có một đường nhánh để các toa xe vào thẳng máng lấy xi măng. Cùng một lúc có thể xuất xi măng cho 8 toa xe hoả. Năng suất bốc xếp có thể tới 2000tấn/ngay. Các toa xếp xi măng xong có thể đi Bắc Giang, Lạng Sơn, Yên Viên, Đông Anh, Thái Nguyên một cách dễ dàng và thuận tiện . 1.2.3 Hệ thống thoát nước Công ty nước ngọt suối Miếu Hương thuộc Mạo Khê-Quảng Ninh cách công ty xi măng Hoàng Thạch 4km , nước thải sau sản xuất được thu hồi vào bể qua hệ thông xử lý và rồi tuần hoàn lại phục vụ sản xuất . Đồng thời với hệ thống tuần hoàn trên thì nước sinh hoạt sau xử lý được thải ra sông Đá Bạch. 1.2.4. Môi trường vệ sinh công nghiệp Công ty xi măng Hoàng Thạch nằm trong khu vực dân cư . Chính vì vậy mà vấn đề môi trường và vệ sinh công nghiệp đã và đang được ban lãnh đạo công ty xi măng Hoàng Thạch quan tâm nhiều . Công ty đã xây dựng hệ thống xử lý nước thải, hệ thống lọc bụi trồng các vườn cây xanh và củng cố một đội ngũ công nhân làm công tác vệ sinh môi trường -cây xanh. 1.2.5 Các công ty xí nghiệp lân cận Xung quanh công ty xi măng Hoàng Thạch có nhiều các công ty - xí nghiệp bạn đang tồn tại và phát triển như mỏ than Mạo Khê các xưởng đóng và sửa chữa tàu thuỷ, các nhà máy xi măng Duyên Linh, Vân Chánh, mỏ đá Thống Nhất, mỏ đá An Dương Sơ đồ công nghệ sản xuất xi măng 7 | P a g e
9. Phần 2: Tiết kiệm năng lượng trong ngành xi măng 2.1 Trong ngành sản xuất xi măng nói chung Trong những năm qua, Ngành xi măng đã đóng góp một phần không nhỏ vào tốc độ tăng trưởng kinh tế Việt Nam. Chính vì thế Chính phủ xác định xi măng là ngành phát triển chiến lược nhằm hỗ trợ các thành phần phát triển kinh tế. Để đạt được điều này, vấn đề tiết kiệm năng lượng phải được đặt lên mối quan tâm hàng đầu. Tiềm năng tiết kiệm năng lượng trong công nghiệp xi măng rất lớn. Các nghiên cứu trên thế giới chỉ ra ngành này có thể đạt tới 50%. Vấn đề tiết kiệm năng lượng của ngành xi măng nói chung và Việt Nam nói riêng hiện là vấn đề "nóng" tại các hội thảo về tiết kiệm năng lượng, nhưng vẫn chưa có quyết sách cũng như đường lối thực sự hiệu quả để giải quyết vấn đề này. Trong khi đó, các giải pháp TKNL trong ngành xi măng là rất khả thi. 8 | P a g e
10. Trong những năm qua, Ngành xi măng đã đóng góp một phần không nhỏ vào tốc độ tăng trưởng kinh tế Việt Nam. Chính vì thế Chính phủ xác định xi măng là ngành phát triển chiến lược nhằm hỗ trợ các thành phần phát triển kinh tế. Tuy nhiên, ngành xi măng trong nước hiện nay đang đối mặt với nhiều khó khăn , thách thức như tình trạng cung vượt cầu nhiều, giá điện, than, xăng dầu và các nguyên liệu đầu vào khác vẫn đang tiếp tục tăng cao. Theo số liệu của Bộ Xây dựng, hiện tại để sản xuất 1 tấn xi măng ở TỔNG QUAN nước ta tiêu tốn khoảng 100kwh . Ngoài ra, hiện nay các nhà máy xi măng còn tiêu thụ một lượng lớn nguyên liệu như than, dầu. Trong khi đó mức tiêu thụ trung bình trong khu vực từ 85-90kwh/ 1 tấn xi măng. Do vậy, Thách thưc lớn hiện nay của ngành xi măng là phải tìm ra được giải pháp quản lý cũng như áp dụng công nghệ phù hợp để nâng cao hiệu quả sử dụng tiết kiệm năng lượng trong quá trình sản xuất clinker – xi măng, góp phần giảm giá thành sản phẩm trong khi vẫn đảm bảo được chất lượng sản phẩm CÁC GIẢI PHÁP TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG Trong quá trình sản xuất, một lượng khí thải và bụi khá lớn với nhiệt độ cao ( khoảng hơn 3000 C) chủ yếu ở tháp sấy sơ bộ PH ỨNG DỤNG và ghi làm nguội clinker thải ra làm ô nhiễm môi trường, lãng phí CÔNG NGHỆ năng lượng , lãng phí nguồn tài nguyên và giảm hiệu quả sản xuất, THU HỒI các nhà máy xi măng cần được trang bị hệ thống phát điện tận NHIỆT THẢI dụng nhiệt khí thải. Cụ thể, một nhà máy sản xuất xi măng với ĐỂ PHÁT công suất 20.000 tấn/ngày sẽ có công suất phát điện khoảng ĐIỆN 23.000KW . Đây là con số khá lớn đối với một ngành công nghiệp có suất tiêu hao năng lượng lớn như ngành xi măng. Tận dụng được nguồn điện đó, bài toán năng lượng trong các nhà máy 9 | P a g e
11. xi măng sẽ được giải quyết đáng kể., không chỉ mang tới lợi ích kinh tế mà còn góp phần bảo vệ môi trường. Chính vì lẽ đó công nghệ tận dụng nhiệt khí thải phát điện được coi là biện pháp tiết kiệm điện năng đang rất được quan tâm trong ngành công nghiệp xi măng trên thế giới cũng như ở Việt Nam. Công nghệ mới này được xem là một giải pháp giúp cho các doanh nghiệp sản xuất xi măng có một quy trình sản xuất xi măng “xanh” hơn. Tiến hành cải tạo nâng cấp dây chuyền thiết bị nhằm mục tiêu nâng được năng suất lò nung lên thêm 10%, cải thiện được chất lượng của sản phẩm trong khi chi phí nhiên liệu, năng lượng điện tiêu hao chỉ tăng lên rất ít, nhờ vậy sẽ giảm được chi phí năng lượng và nhiên liệu tiêu hao trên 01 tấn sản phẩm. Cụ thể: Khâu chế biến nguyên liệu và đồng nhất phối liệu: sử dụng kho tròn thay thế kho dài, sử dụng thiết bị nghiền đứng con lăn thế hệ mới để nghiền nguyên liệu và nghiền than Công đoạn nung hai bệ đỡ thay thế lò ba bệ đã giúp giảm tiêu hao vật liệu chịu lửa, trọng lượng thiết bị và chi phí xây lắp, bảo dưỡng; sử dụng tháp trao đổi nhiệt 5 tầng, hệ thống Calcinner hiệu suất cao. CẢI TẠO DÂY Công đoạn làm nguội clinker: sử dụng thiết bị clinker với máy cán TRUYỀN SẢN XUẤT thế hệ mới. Công nghệ nghiền xi măng: sử dụng máy nghiền con lăn 2+2, 3+3, máy nghiền Horomill để nghiền xi măng cho phép giảm tới 20 - 30% tiêu hao năng lượng so với máy nghiền bi (máy nghiền Horomill tiêu hao 24 kWh/tấn xi măng, máy nghiền con lăn tiêu hao 20 kWh/tấn xi măng) và cải thiện độ mịn xi măng đạt tới 3600 cm2/g. Công đoạn đóng bao: sử dụng silo chứa xi măng hai nòng với máy đóng bao hoàn toàn tự động năng suất cao, bao đảm bảo độ chính xác trọng lượng bao xi măng nhỏ hơn 0.25 kg/bao,sử dụng thiết bị xuất xi măng bao, xuất clinker năng suất cao với thiết bị kiểm tra chính xác Áp dụng tiến bộ kỹ thuật, hợp lý hóa sản xuất . như lắp đặt biến ÁP DỤNG KHOA tần cho các động cơ quạt gió hay kiểm soát khí thừa, rò hơi, lắp HỌC KĨ THUẬT, trao đổi nhiệt, thu hồi nước ngưng, bảo ôn để tận dụng tối đa HỢP LÝ HÓA nhiên liệu cho sản xuất là ưu tiên hàng đầu trong các nhà máy sản SẢN XUẤT xuất xi măng hiện nay. Vốn đầu tư thấp đem lại hiệu quả cao vừa tăng năng suất vừa tiết kiệm điện năng. CÁC DỰ ÁN TIÊU BIỂU DỰ ÁN GIẢI PHÁP TIẾT KIỆM NĂNG LƯỢNG Công ty Xi Sử dụng công nghệ thu hồi nhiệt khí thải lo quay để pháp điện. măng Hà Tiên Công suất phát điện 2,95Mw 2 10 | P a g e
12. Công ty Xi măng Công Sự dụng công nghệ thu hồi nhiệt thải để phát điện Thanh Lắp đặt biến tần để điều chỉnh tốc độ quạt làm mát thay cho van Công ty Xi tiết lưu măng Hoàng Cải tạo các dây truyền sản xuất Thạch Thay thế hệ các loại đèn cũ hiệu suất thấp bằng đèn tiết kiệm điện Công ty Xi măng Tam Lắp đặt 6 bộ biến tần tại 6 quạt làm nguội linker Điệp Công ty Xi măng Hoàng Cải tạo các dây truyền sản xuất Mai 2.2 Khái quát TKNL của công ty Xi Măng Hoàng Thạch 2.2.1 Vicem Hoàng Thạch: Sản xuất xanh, bền vững Khát vọng xây dựng một doanh nghiệp sản xuất xi măng đạt chất lượng cao về sản phẩm, hướng đến nền sản xuất xanh, phát triển bền vững đã được Cty TNHH MTV Xi măng Vicem Hoàng Thạch (gọi tắt là XM Hoàng Thạch) hiện thực hóa. Với những thành tích trong bảo vệ môi trường Xi măng Hoàng Thạch được tổ chức Năng suất châu Á (APo) công nhận là đơn vị đáp ứng yêu cầu về năng suất xanh, được Bộ Xây dựng, CĐXDVN tặng nhiều danh hiệu cao quý. 2.2.2 Sản xuất đi đôi bảo vệ môi trường Là một trong những thương hiệu hàng đầu của XM Việt Nam, XM mang nhãn hiệu con sư tử Vicem Hoàng Thạch được người tiêu dùng tín nhiệm bởi chất lượng hàng đầu, là biểu tượng của sự bền vững, an toàn và ổn định cho các công trình xây dựng, là một thương hiệu xanh phát triển bền vững. Để xây dựng được niềm tin và thương hiệu đó, bên cạnh việc đầu tư khoa học công nghệ hiện đại trong sản xuất, không ngừng nâng cao chất lượng sản phẩm, XM Hoàng Thạch còn đặc biệt chú trọng bảo vệ môi trường, tiết kiệm năng lượng. Người đứng đầu XM Hoàng Thạch đã xây dựng chính sách môi trường với cam kết: Tuân thủ pháp luật, các tiêu chuẩn, quy chuẩn về môi trường; không ngừng đầu tư, áp dụng khoa học kỹ thuật cải thiện môi trường; thực hiện các giải pháp tiết kiệm năng lượng; giảm thiểu phát thải đồng thời quản lý nguồn thải; áp dụng sản xuất sạch hơn; trang bị các thiết bị xử lý môi trường gắn liền sản xuất với bảo vệ môi trường. Ông Đặng Mai Côn - Trưởng phòng An toàn và Môi trường Công ty XM Vicem Hoàng Thạch cho biết: Từ năm 2002 đến nay, sau khi xây dựng và áp dụng thành công hệ thống quản lý môi trường ISO 14001, môi trường Cty XM Vicem Hoàng Thạch đã được cải thiện rất nhiều. Hiện hầu hết các chỉ tiêu môi trường nằm trong tiêu chuẩn cho phép, đặc biệt người lao động trong Cty luôn ý thức được trách nhiệm bảo vệ môi trường của mình. Để có một nhà máy sản xuất xanh, không khói bụi giữa vùng sản xuất công 11 | P a g e
13. nghiệp giao địa bàn 2 tỉnh Hải Dương và Quảng Ninh, lãnh đạo XM Hoàng Thạch đã phải trăn trở tìm lối đi, quyết liệt chỉ đạo triển khai các bước đầu tư theo từng giai đoạn, không ngừng ứng dụng tiến bộ khoa học công nghệ, các sáng kiến cải tiến kỹ thuật để nâng cao chất lượng sản phẩm, hướng đến nền sản xuất xanh gắn với bảo vệ môi trường. Theo thiết kế cũ các máy đóng bao dây chuyền 1 đã có lọc bụi, tuy nhiên công suất luôn vượt nên lượng bụi phát sinh ở khu vực này vượt tiêu chuẩn cho phép. Từ năm 2004 - 2006, XM Hoàng Thạch đã lắp đặt thêm 03 lọc bụi tay áo công suất lớn, sử dụng công nghệ lọc bụi tốt nhất hiện nay, cải tạo bố trí đường ống hút hợp lý nên lượng bụi tại các khu vực này đã giảm thiểu nhỏ hơn tiêu chuẩn cho phép. Từ năm 2004 - 2008, Cty đầu tư thay thế toàn bộ lọc bụi dalamatic (38 chiếc) bằng lọc bụi tay áo hoạt động hiệu quả liên động cùng dây chuyền, xử lý bụi đạt 96 - 98% để tăng cường xử lý bụi, giúp cải thiện môi trường lao động cho người lao động.Trước đó, trong năm 2005 - 2006, Cty tự nghiên cứu, lắp đặt thành công và đưa vào vận hành thường xuyên hệ thống hút bụi trên vỏ bao xi măng, giúp lượng bụi đã giảm rõ rệt từ 9,3 mg/m3 còn 2,26mg/m3 đáp ứng tiêu chuẩn Việt Nam (số liệu quan trắc tháng 6/2011). Năm 2011 - 2012, XM Hoàng Thạch đã thay toàn bộ bản cực, sửa chữa cải tiến hệ thống phân phối gió, thay toàn bộ hệ thống biến áp cũ bằng các biến áp hiện đại có hiệu suất cao với kinh phí gần 20 tỷ đồng. Sau khi cải tiến, lọc bụi luôn hoạt động ổn định với hiệu suất đạt 98-99%. Kết quả quan trắc tải lượng ống khói hằng năm (04 lần/năm) cho thấy các chỉ tiêu đều đáp ứng quy chuẩn cho phép. Nhìn chất thải nguy hại như dầu thải, giẻ lau dính dầu, chất thải y tế, hộp mực in thải bị thải ra và đem đốt tại bể rác Công ty gây ô nhiễm môi trường, lãnh đạo và cán bộ kỹ sư XM Hoàng Thạch nhiều đêm trăn trở và đề tài nghiên cứu tận thu đốt chất thải nguy hại tại lò nung clinker đã được triển khai vào tháng 11/2007. Kết quả 100% chất thải nguy hại đã được xử lý bằng cách đốt trong lò nung clinker dây chuyền 2 ở nhiệt độ cao 1.500oC, chất thải cháy hoàn toàn nên không ô nhiễm môi trường, đồng thời tận dụng được lượng nhiệt năng đáng kể để đốt lò, góp phần giảm chi phí sản xuất. Kết quả quan trắc hằng năm trong ống khói dây chuyền 2 rất khả quan bởi các chỉ tiêu đều đạt tiêu chuẩn TCVN 5937:2005. Không dừng lại ở đó, tháng 01/2008, lãnh đạo Vicem Hoàng Thạch tiếp tục chỉ đạo các đơn vị chuyên môn thực hiện đề tài thu hồi tuần hoàn tái sử dụng nước làm mát dây chuyền 1, bởi theo thiết kế cũ, dây chuyền 1 chưa có hệ thống thu hồi, nước sau khi làm mát thiết bị không được xử lý mà xả ra môi trường. Sau 6 tháng thực hiện triển khai và đưa công trình vào hoạt động tháng 7/2008, toàn bộ nước làm mát thiết bị dây chuyền 1 được thu gom, xử lý, tuần hoàn tái sử dụng, không xả ra môi trường vừa không gây ô nhiễm môi trường vừa tiết kiệm được khoảng 1,6 tỉ đồng/năm góp phần hạ giá thành sản phẩm, đồng thời nghiên cứu triển khai đề tài khai thác, xử lý nước sông Đá Bạch phục vụ sản xuất, giúp Cty chủ động nguồn nước sản xuất, giảm chi phí mua và tiết kiệm được 3,2 tỷ đồng/năm. Tự nghiên cứu, xây dựng và đưa vào sử dụng hệ thống xử lý bằng phương pháp tuyển nổi (sục khí) đã giúp nhà máy giảm thiểu hàm lượng dầu lẫn trong nước thải, chỉ tiêu dầu thải, trước xử lý là: 8.5 mg/l, sau xử lý còn 0,28 mg/l (số liệu quan trắc tháng 11/2008) nhỏ hơn nhiều so với tiêu chuẩn cho phép. Hiện nay, bể xử lý vẫn hoạt động thường xuyên, hiệu quả. Tiếng ồn trong quá trình sản xuất cũng đã được xử lý triệt để. Tại các trạm máy nén khí 12 | P a g e
14. dây chuyền 1, hệ thống máy nén khí và quạt thổi gây tiếng ồn rất lớn (100 dBA), ảnh hưởng đến sức khoẻ người lao động. Năm 2008, Công ty đã tự nghiên cứu thực hiện đề tài làm bao che các quạt thổi, máy nén khí cũ và đầu tư thay thế 02 máy nén khí cũ bằng máy nén khí mới hiện đại ít gây tiếng ồn. Kết quả tiếng ồn tại đây đã giảm rõ rệt còn 81,7-86,1 dBA ít ảnh hưởng tới người lao động. Không chỉ bảo vệ môi trường nhà máy, XM Hoàng Thạch còn hưởng ứng công tác xã hội hoá về bảo vệ môi trường tại địa phương. Trước kia, việc đổ rác của người dân mang tính tự phát, không đảm bảo vệ sinh môi trường, XM Hoàng Thạch đã tạo điều kiện cho địa phương sử dụng chung bãi chôn lấp rác của Cty để giảm thiểu ô nhiễm môi trường khu vực. Hiện toàn bộ rác thải sinh hoạt trong địa bàn thị trấn Minh Tân được chôn lấp tại bãi chôn lấp rác của Cty theo đúng quy trình chôn lấp không gây ô nhiễm môi trường. Ngoài ra, xe phun nước, xe hút rác bụi chuyên dụng của Cty thường xuyên phun nước và hút bụi cho các tuyến đường lân cận của địa phương nhằm giảm thiểu bụi. Trồng nhiều cây xanh xung quanh vành đai Cty để tạo cảnh quan môi trường khu vực. Tại kết luận thanh tra bảo vệ môi trường số 185/KLTT-TCMT ngày 28/2/2011 cho thấy, tại 3 dây chuyền của Vicem Hoàng Thạch là HT1, HT2 và HT3 nước thải sau xử lý đạt cột B, QCVN 24:2009/BTNMT trước khi xả thải ra sông Đá Bạch; khí thải SO2, NO2, CO phát sinh trong quá trình sản xuất đã được xử lý bằng phương pháp pha loãng đạt tiêu chuẩn xả thải sau đó mới thải ra môi trường 2.2.3 Hướng đến sản xuất năng lượng xanh và hiệu quả Là đơn vị sản xuất mặt hàng sử dụng điện, than, dầu khá lớn, ý thức được rằng tiết kiệm năng lượng là góp phần tiết kiệm tài nguyên thiên nhiên, giảm giá thành sản phẩm, góp phần bảo vệ môi trường để phát triển bền vững nên hàng năm Cty XM Vicem Hoàng Thạch tự thực hiện kiểm toán năng lượng để đưa ra các giải pháp tiết kiệm năng lượng phù hợp như lắp đặt hệ thống biến tần cho các quạt công suất lớn, sử dụng hệ thống chiếu sáng tiết kiệm điện, khoán điện tới từng bộ phận sản xuất; Vận hành lò nung hoạt động ổn định theo đúng định mức về điện, than và dầu; liên động giữa các thiết bị chính và thiết bị phụ. Triển khai quyết liệt bằng hành động thực tế, ngay từ năm 2008, XM Hoàng Thạch đã tiến hành lắp đặt hệ thống biến tần cho các quạt công suất lớn để điều chỉnh lưu lượng gió bằng cách đóng bớt van trên đường hút gió. Việc điều chỉnh lưu lượng quạt bằng cách thay đổi tần số dòng điện làm công suất quạt thay đổi theo, do vậy, đã tiết kiệm được chi phí điện năng đáng kể, góp phần giảm chi phí sản xuất đồng thời bảo vệ môi trường. Hiện nay, Cty đã lập dự án nghiên cứu khả thi: Tận dụng nhiệt khí thải để xây dựng trạm phát điện với công suất 6,5MW để tiết kiệm năng lượng, giảm chi phí sản xuất và bảo vệ môi trường giảm thiểu phát thải CO2. Dự kiến sẽ hoàn thành vào năm 2013. Ở XM Hoàng Thạch, phong trào nghiên cứu khoa học, phát huy sáng kiến cải tiến kỹ thuật để tăng năng suất lao động đồng thời tiết kiệm năng lượng hiệu quả được Công đoàn Cty thường xuyên phát động. Hàng loạt đề tài tiết kiệm năng lượng hiệu quả như: Đề tài thu thu hồi khí thải HT2 để sấy than cho dây chuyền HT1 để tiết kiệm năng lượng, tiết kiệm được khoảng 250 lít dầu/h (tương ứng bằng 10 tỷ đồng/năm); Đề tài cải tiến vòi phun than HT1 từ 85% than+15% dầu thành 100% than để giảm lượng dầu FO đồng 13 | P a g e
15. thời giảm thiểu lượng khí thải độc hại đồng thời mỗi năm tiết kiệm khoảng 30 tỉ đồng; Đề tài sử dụng than cám 4a,b,c, 5 Hòn Gai trong điều kiện nguồn nhiên liệu rất khan hiếm được triển khai trong thực tế. Việc sử dụng hệ thống chiếu sáng tiết kiệm điện, khoán điện tới từng bộ phận sản xuất; vận hành lò nung hoạt động ổn định theo đúng định mức về than và dầu cũng giúp XM Hoàng Thạch tiết kiệm năng lượng một cách hiệu quả. Những hoạt động cụ thể thiết thực của XM Hoàng Thạch là minh chứng cho DN có trách nhiệm xã hội cao, hướng đến mục tiêu phát triển nền sản xuất xanh, bền vững, tạo dựng nền tảng quan trọng để XM Hoàng Thạch vững bước hội nhập và phát triển trong nền kinh tế xanh của Việt Nam và thế giới trong tương lai. 2.3 Hệ thống tiết kiệm năng lượng của XM Hoàng Thạch Theo những khảo sát của hiệp hội Copper (International Copper Association) và những nghiên cứu gần đây về tình hình tiêu thụ năng lượng trong những khu vực kinh tế này thì có đến trên 50% năng lượng được tiêu thụ bởi các động cơ điện. Chính vì thế đã có rất nhiều hoạt động cũng như giải pháp nhằm nâng cao nhất hiệu suất sử dụng thiết bị, giảm thiểu nhất các chi phí điện năng và nâng cao nhất lợi ích kinh tế. Tiết kiệm năng lượng trong xu thế hiện nay chính là một giải pháp tích cực nhất nhằm giảm chi phí sản xuất, giảm giá thành sản phẩm.Từ đó nâng cao được tính cạnh tranh của sản phẩm trên thị trường. Hơn thế nữa, giảm năng lượng tiêu thụ cũng chính là giảm sự tiêu tốn tài nguyên thiên nhiên, giảm lượng chất thải vào thiên nhiên và góp phần tích cực vào việc bảo vệ môi trường. Chống lại sự "Biến đổi khí hậu toàn cầu" Với mục đích đó, chúng tôi đã và đang ứng dụng các thiết bị biến tần ACS310, ACS550 và đặc biệt là ACH550 của hãng ABB vào các hệ thống truyền động cho những mục đích tiết kiệm năng lượng điện và hiện đang hoạt động rất hiệu quả và thành công trong nhiều dự án tại Việt Nam. Ứng dụng được đề cập chủ yếu là các hệ truyền động điện cho Bơm và Quạt. Không phải chỉ với lý do là các hệ này được sử dụng rất rộng khắp trên nhiều lĩnh vực với một tỷ lệ phần trăm lớn mà còn vì tiềm năng tiết kiệm năng lựợng cho những ứng dụng loại này là rất lớn và dễ thấy. Đặc biệt là cho các quạt gió và quạt khói trong Nhà máy xi măng, nhiệt điện, hệ HVAC trong tòa nhà 2.3.1 Giải pháp tiết kiệm điện năng bằng biến tần Đặc tính của các hệ truyền động bơm và quạt Đối với các hệ truyền động loại bơm và quạt, mômen tải phụ thuộc vào tốc độ quay của trục theo hàm bình phương. Lưu lượng ra của hệ tỉ lệ thuận với tôc độ quay. M ~ n2 M ~ F2 Trong khi đó, công suất đòi hỏi của hệ lại bằng tích số giữa mômen và tốc độ quay của động cơ P = M*n 14 | P a g e
16. Do đó, công suất đòi hỏi của hệ tỉ lệ với lập phương của tốc độ quay và cũng là tỉ lệ với lập phương của lưu lượng P~ n3 ~ F3 Đây chính là phần công suất có ích để truyền tải đối tượng công tác cho bơm và quạt.Từ đó nếu nhu cầu về lưu lượng của hệ thống giảm đi so với thiết kế, chẳng hạn công nghệ chỉ đòi hỏi 80m3/h thay vì 100m3/h nh− thiết kế ban đầu thì công suất có ích chỉ đòi hỏi bằng 50% công suất thiết kế. Công suất tiêu thụ thực tế Hiển nhiên là công suất tiêu thụ thực tế lớn hơn so với công suất yêu cầu.Hơn bao nhiêu tuỳ thuộc nhiều yếu tố: hiệu suất động cơ, hiệu suất của bơm, tổn hao dọc theo đường ống bao gồm cả trên thành ống lẫn cục bộ tại những vị trí dòng chảy bị thay đổi do rẽ nhánh, chuyển hướng hay do các thiết bị lắp trên bản thân đường ống. Các nhân tố trên có thể phân loại gọn theo hai thành phần: các tổn hao cố định và các tổn hao thay đổi. Trong đó các tổn hao thay đổi nằm trên các van điều chỉnh lưu lượng hay áp suất lắp trên đường ống. Trong các hệ truyền động cho bơm và quạt kiểu cũ người ta thường dùng các van để điều chỉnh các thông số đầu ra của bơm theo yêu cầu công nghệ. Tuỳ thuộc từng loại bơm và quạt lớn hay nhỏ cũng như vị trí lắp đặt hay nhu cầu điều chỉnh người ta có thể dùng một trong các loại sau: Van tiết lưu lắp ở đầu vào hoặc van tiết Tiết kiệm điện năng bằng biến tần Trong các phương pháp điều khiển trên năng lượng tiêu thụ của toàn hệ thống lớn hơn nhiều so với năng lượng yêu cầu khi hoạt động với lưu lượng thực tế có yêu cầu giảm đi so với thiết kế. Mặc dù khi giảm lưu lượng ra, năng lượng tiêu thụ cũng giảm đinh ưng tổn hao trên các thiết bị khống chế như các van vẫn còn lớn. Các phương pháp điều chỉnh van khác nhau cho thấy tổn hao trên các van cũng khác nhau rất nhiều. Việc làm mất đi những tổn hao trên các van này đem lại tiết kiệm năng lượng rất lớn. Giải pháp cho vấn đề trên chính là sử dụng biến tần để thay thế cho các van. Khi đó sự điều chỉnh lưu lượng đầu ra quạt được thực hiện ngay tại đầu vào là nguồn sinh ra lưu lượng, cũng chính là thông qua điều chỉnh tốcđộ của động cơ truyền động quạt (bơm) ấy. Khi này các van sẵn có mở tối đa đương nhiên sẽ không còn tổn thất trên van. Động cơ cũng không phải sinh công suất cơ trên trục lớn hơn nhu cầu thực để thắng sức cản trên các van. Như vậy chúng ta thấy rằng nếu ta đưa thiết bị biến tần vào điều chỉnh tốc độ động cơ để điều chỉnh lưu lượng của khí hoặc nước (tùy theo từng ứng dụng mà có thể bỏ qua các van điều tiết hoặc mở 100% các van điều tiết sau khi quá trình khởi động của hệ thống truyền động hoàn tất) thì khi đó trong quá trình hoạt động ta sẽ tiết kiệm được lượng năng lượng khá lớn cho hệ thống truyền động (tiết kiệm năng lượng tiêu thụ ngay đầu vào và tiết kiệm do loại trừ được tổn thất qua van), nhất là khi lưu lượng ra điều chỉnh xuống giá trị phần trăm thấp. Theo lý thuyết, nếu giảm lưu lượng đi 20% năng lượng tiêu thụ sẽ giảm gần 50% so với giá trị thiết kế. Nếu so với phương án điều khiển van đầu ra thì năng lượng giảm hơn 40%. 15 | P a g e
17. Với giải pháp sử dụng biến tần điều khiển cho các động cơ quạt không chỉ tiết kiệm được năng lượng tổn hao mà còn tránh được những hao mòn cơ khí cho các van và các chi tiết cơ khí trên hệ thống do bị chịu áp lực nhiều hơn cần thiết. Điều này cũng dẫn đến tiết kiệm những chi phí cho bảo trì hệ thống. Kiểm toán năng lượng là hoạt động nhằm đánh giá thực trạng hoạt động của một hệ thống năng lượng để có thể xác định các phần tử sử dụng năng lượng lãng phí, nhận diện được các cơ hội tiết kiệm và đề xuất giải pháp tiết kiệm năng lượng. Hệ thống tiết kiệm điện cho hệ thống quạt gió công nghiệp Áp dụng cho nhà máy : • Nhà máy gạch tuynel. • Nhà máy cán thép. • Nhà máy xi măng. • Hệ thống quạt công nghiêp. • Và các nhà máy có sử dụng quạt gió. Thật sự mang lại hiệu quả và giảm chi phí tiền điện cho nhà máy Đầu hệ thống này hệ thống có khả năng tự chi trả và sau thời gian thu hồi vốn hệ thống có khả năng sinh lợi nhuận ! Chúng được ví như máy in tiền cho doanh nghiệp và còn góp phần bảo vệ môi trường ! Chu trình xây dựng dự án kiểm toán năng lượng. Kiểm toán năng lượng là hoạt động nhằm đánh giá thực trạng hoạt động của một hệ thống năng lượng để có thể xác định các phần tử sử dụng năng lượng lãng phí, nhận diện được các cơ hội tiết kiệm và đề xuất giải pháp tiết kiệm năng lượng. Kiểm toán năng lượng giúp chúng ta xác định được khuynh hướng tiêu thụ và tiềm năng tiết kiệm năng lượng của các thiết bị khác nhau như: động cơ, máy bơm, hệ thống chiếu sáng, thông gió, điều hoà Chu trình xây dựng dự án kiểm toán năng lượng được thể hiện qua sơ đồ khối sau: 16 | P a g e
18. 1. Nhận diện khách hàng: Là buớc đầu tiên trong quá trình KIỂM TOÁN NĂNG LUỢNG, trong buớc này ta nhận diện đối tuợng thực hiện là một doanh nghiệp, nhà máy, phân xuởng hay một tập thể v.v.v 2. Sàng lọc khách hàng : Sau khi nhận diện đuợc đối tuợng tổng thể ta tiến hành đưa ra một biện pháp kiểm toán riêng cho từ đối tượng cụ thể. 3. Tiến hành kiểm toán năng luợng sơ bộ: + Thu thập số liệu quá khứ của đối tượng đề án (thiết bị, dây chuyền, phương án, v.v.) Vận hành, Năng suất hiện tại, Tiêu thụ năng lượng + Khảo sát, đo lường, thử nghiệm, theo dõi hoạt động của thiết bị đối tượng, Tập quán vận hành, Đo lường tại chỗ từ đó đề ra các phuơng pháp tiết kiệm cho đơn vị và các thiết bị có tiềm năng tiết kiệm. 4. Tiến hành kiểm toán mức đầu tư: + Phân tích lợi ích tài chính và đưa ra phương án tiết kiệm năng lượng. 17 | P a g e
19. PHÂN TÍCH VỀ TÍNH THÔNG MINH VÀ TIẾT KIỆM ĐIỆN NĂNG • Với hệ thống điều chỉnh lưu lượng gió bằng tay van tiết lưu(van chặn,van chắn)khi thay đổi lưu lượng gió , động cơ vẫn hợt động với cồng suất bình thường và lượng điện tiêu thụ gần như vẫn tối đa giảm đi không đáng kể chỉ ở khoảng 5-7% • Khi áp dụng công nghệ biến tần vào hệ thống này thì khi thay đổi lưu luợng gió động cơ thay đổi tốc độ lượng điện năng thay đổi theo tủ lệ bậc ba của tần sô (Nếu thay đổi 20% tốc độ thì điện năng tiêu thụ giảm 30 - 40 % lượng điện năng). BIỂU ĐỒ THAY ĐỔI NĂNG LƯỢNG TIÊU THỤ CỦA HAI HỆ THỐNG THEO LƯU LƯỢNG GIÓ 18 | P a g e
20. Theo biểu đồ :Trường hợp giảm 30% - 40% (15 – 20 L(ll) ) lưu lượng gió thì điện năng tiêu thụ giảm 30% - 40% PHÂN TÍCH VỀ ƯU NHƯỢC ĐIỂM CỦA HAI HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG CŨ VÀ MỚI: HỆ THỐNG CŨ (KHỒNG CÓ BIẾN HỆ THỐNG MỚI (CÓ BIẾN TẦN) –TIẾT TẦN) KIỆM ĐIỆN Về dòng điện khởi động Về dòng điện khởi động - Hệ thống khởi động dòng điện khởi động - Hệ thống khởi động dòng điện khởi động tăng dần cao 4-6 lần dòng định mức của động cơ: cho tới khi hết thời gian khởi động, dòng điện không điều này gây ảnh hưởng rất nhiều thiết bị vượt quá 1,5 lần dòng định mức, điều này giúp cho đều bị chịu quá tải cao như là: MÁY hệ thống hầu như không bị ảnh hưởng bở quá trình PHÁT, TRẠM BIẾN ÁP, HỆ THỐNG khởi động cơ. Rất có lợi cho MÁY PHÁT, TRẠM CUNG CẤP ĐIỆN, DÂY ĐIỆN, CÁC BIẾN ÁP, HỆ THỐNG CUNG CẤP ĐIỆN, DÂY THIẾT BỊ ĐIỆN KHÁC, ĐỘNG CƠ ĐIỆN, CÁC THIẾT BỊ ĐIỆN KHÁC, ĐỘNG CƠ Về tính thông minh và tiết kiệm điện Về tính thông minh và tiết kiệm điện Không có khả năng tiết kiệm điện Khả năng áp dụng tiết kiệm điện tốt, Hệ thống điều khiển thông minh cho phép tiết kiệm năng lượng theo lưu lượng gió. Trường hợp giảm 30% - 40% lưu lượng gió thì điện năng tiêu thụ giảm 30%-50% Khả năng khởi động êm Khả năng khởi động êm Không có khả năng khởi động êm – khả Khởi động hệ thống êm ái, khởi động tăng dần tốc độ năng khởi động tự nhiên. từ thấp lên cao trong thời gian có thể cài đặt lựa chọn Tiếng ồn lớn, khả năng xung đột cơ khí bảo vệ tối ưu về khả năng xung đột cơ khí, tăng tuổi mạnh, dẫn đến giảm tuổi thọ thiết bị. thọ cho hệ thống cơ khí cũng như hệ thống ổ bi của động cơ và quạt. Tính năng bảo vệ Tính năng bảo vệ - Bảo vệ quá tải động cơ bằng rơ le nhiệt Có tất cả tính năng bảo vệ của biến tần, một số tính năng chính - Bảo vệ quá tải động cơ chính sác bằng hệ thống điện tử - Bảo vệ cao, thấp áp - Bảo vệ mất pha, lệch pha, đầu vào (của lưới). 19 | P a g e
21. - Bảo vệ mất pha, lệch pha đầu ra. Kết luận – Hệ thống này ít ưu điểm Kết luận – Hệ thống này thông minh nhiều ưu điểm, có khả năng sinh ra tiền từ chính bản thân của hệ thống – ngoài ra tiết kiệm năng lượng còn góp phần bảo vệ môi trường. GIỚI THIỆU VỀ THIẾT BỊ TIẾT KIỆM ĐIỆN TRONG ỨNG DỤNG Biến tần tiết kiệm năng lượng như nào? Biến tần - Giải pháp tiết kiệm điện Ở các xí nghiệp, nhà máy và ở các nhà máy điện đều có các thiết bị hút thổi gió, khói, hơi nước có sử dụng động cơ ba pha xoay chiều làm động cơ sơ cấp. Tại các xí nghiệp khác, thường là các thiết bị làm mát (điều hoà trung tâm), máy bơm nước Trong quá trình sản xuất, lưu lượng của các thiết bị này luôn cần thay đổi để phù hợp với nhu cầu cụ thể về sản xuất của xí nghiệp, nhà máy Với động cơ sơ cấp là các động cơ xoay chiều ba pha, việc điều chỉnh lưu lượng của các thiết bị này là khó khăn vì như ta đã biết, lưu lượng của các môi chất thông qua thiết bị là phụ thuộc vào tốc độ qua của động cơ sơ cấp. Với cấu tạo của các động cơ xoay chiều ba pha truyền thống thì tốc độ quay của động cơ coi như không đổi với hệ thống lưới điện xoay chiều có tần số công nghiệp f = 50Hz thông qua quan hệ f="p.n/60" - trong đó p là số đôi cực của động cơ, và n là tốc độ quay. Với quan hệ này, tốc độ quay của động cơ chỉ còn phụ thuộc vào tần số của lưới điện. Vì vậy để thực hiện thay đổi được lưu lượng, điều tốt nhất là thay đổi tốc độ động cơ sơ cấp, có nghĩa là cần thay đổi tần số của lưới điện. Thêm nữa, như ta đã biết, đối với các hệ truyền động loại bơm và quạt, mômen tải phụ thuộc vào tốc độ quay của trục theo hàm bình phương. Lưu lượng ra của hệ tỉ lệ thuận với tốc độ quay: Trong khi đó, công suất đòi hỏi của hệ thống lại bằng tích số giữa mômen và tốc độ quay: P = M x n Do đó, công suất đòi hỏi của hệ thống tỉ lệ với lập phương của tốc độ quay và cũng là tỉ lệ với lập phương của lưu lượng: Do rằng việc điều chỉnh tần số của lưới điện là điều không thể được, nên cho đến nay tại các xí nghiệp, nhà máy thường để điều chỉnh lưu lượng, người ta thường sử dụng biện pháp điều chỉnh các lá chắn đầu vào, đầu ra hoặc làm một đường quay trở lại. Thí dụ như ở nhà máy nhiệt điện, ở các quạt hút khói, thổi gió, ở đầu ra hoặc đầu vào của quạt, thường có một lá chắn động, gồm các cánh hình cánh quạt, có trục quay theo các 20 | P a g e
22. bán kính. Có một động cơ nhỏ điều khiển độ quay của các lá chắn này, để tạo ra các khe hở rộng hay hẹp tuỳ theo yêu cầu cho gió, khói lọt qua. Việc điều chỉnh lưu lượng khói gió kiểu đối phó này tuy có đem lại hiệu quả về điều chỉnh lưu lượng khói gió nhưng không kinh tế vì động cơ vẫn làm việc gần như không thay đổi, lượng điện tiêu thụ không giảm được bao nhiêu. Hình vẽ đường đặc tính nêu dưới đây sẽ cho thấy điều đó. Hiển nhiên là trong các phương pháp trên đây, năng lượng tiêu thụ của toàn hệ thống lớn hơn nhiều so với năng lượng yêu cầu khi lưu lượng yêu cầu giảm đi so với thiết kế. Mặc dù khi giảm lưu lượng ra, năng lượng tiêu thụ cũng giảm đi nhưng tổn hao trên các thiết bị khống chế như các lá chắn vẫn còn lớn. Các phương pháp điều chỉnh lá chắn khác nhau cho thấy tổn hao trên các lá chắn cũng khác nhau rất nhiều. Việc làm mất đi những tổn hao trên các lá chắn này gợi ra một tiềm năng tiết kiệm rất lớn. Như đã biết ở trên, lưu lượng của các thiết bị này phụ thuộc vào tốc độ của động cơ sơ cấp, mà tốc độ này lại phụ thuộc vào tần số của nguồn điện. Vì vậy với một động cơ sơ cấp đã có, việc điều chỉnh tốc độ dễ dàng thực hiện được nhất là thay đổi tần số của nguồn điện. Giải pháp cho vấn đề trên chính là sử dụng biến tần để thay thế cho các van. Theo các công nghệ truyền thống trước đây mới chỉ thực hiện được việc biến tần ở các tần số cao, với công suất nhỏ trong kỹ nghệ truyền thanh và truyền hình. Còn với tần số công nghiệp và với công suất lớn hàng trăm kilô wat thì chưa thực hiện được. Cho đến nay, rào cản về trình độ công nghệ này đã bị tháo bỏ, các nước có nền kỹ nghệ tiền tiến đã chế tạo được các máy biến tần công suất lớn, và ngay lập tức đã được áp dụng vào sản xuất, giải quyết được vấn đề điều chỉnh tốc độ của các động cơ ba pha xoay chiều và đem lại hiệu quả cao về mặt kinh tế. Việc điều chỉnh đầu ra (v.d lưu lượng) của bơm/quạt được thực hiện ngay tại đầu vào là nguồn sinh ra lưu lượng, cũng chính là thông qua điều chỉnh tốc độ của động cơ truyền động bơm/quạt ấy. Khi không phải dùng van (hoặc để các van sẵn có mở tối đa) đương nhiên sẽ không còn tổn thất trên van. Động cơ cũng không phải sinh công suất cơ trên trục lớn hơn nhu cầu thực để thắng sức cản trên các van. Trong hình vẽ 2 là đường đặc tính năng lượng - lưu lượng của bộ biến tần so sánh với bộ điều khiển lá chắn đầu vào. Theo hai đường đặc tính trên, chúng ta luôn thấy đường biểu diễn năng lượng cho hệ thống khi dùng biến tần (Micromaster) để điều khiển nằm thấp hơn rất nhiều so với đặc tính van, nhất là khi lưu lượng ra điều chỉnh xuống giá trị phần trăm thấp. Như trên hình vẽ, nếu giảm lưu lượng đi 20% thì năng lượng tiêu thụ sẽ giảm gần 50% so với giá trị thiết kế với phương án điều khiển lá chắn đầu vào. Còn khi sử dụng bộ biến tần thì năng lượng tiêu thụ giảm chỉ còn 2-3%. Khi lưu lượng tiêu thụ giảm xuống còn 50% thì năng lượng tiêu thụ với bộ biến tần chỉ còn 15% so với 56% khi sử dụng lá chắn đầu vào. Cũng so sánh như vậy với bộ điều khiển lá chắn đầu ra thì năng lượng tiêu thụ còn tiết kiệm được nhiều hơn. Ngoài ra, với việc sử dụng các lá chắn, chẳng những năng lượng tổn hao đã gây ra lãng phí lớn mà bản thân nó còn gây ra những tác hại không nhỏ cho hệ thống. Các lá chắn bị mòn đi rất nhanh. Các chi tiết cơ khí trên hệ thống bị chịu áp lực nhiều hơn cần thiết, chóng mỏi hơn và mau hỏng. Như vậy, chúng ta lại còn mất thêm những chi phí cho bảo trì hệ thống. Vậy bộ biến tần làm việc như thế nào? 21 | P a g e
23. Nguyên lý làm việc của bộ biến tần cũng khá đơn giản (Hình 5). Đầu tiên, nguồn điện xoay chiều 1pha hay 3 pha được chỉnh lưu và lọc thành nguồn 1 chiều bằng phẳng. Công đoạn này được thực hiện bởi bộ chỉnh lưu cầu diode và tụ điện (tụ DC link). Nhờ vậy, hệ số công suất cosphi của hệ biến tần đều có giá trị không phụ thuộc vào tải và có giá trị ít nhất 0.96. Điện áp một chiều này được biến đổi (nghịch lưu) thành điện áp xoay chiều 3 pha đối xứng. Công đoạn này hiện nay được thực hiện thông qua hệ IGBT (transistor lưỡng cực có cổng cách ly) bằng phương pháp điều chế độ rộng xung (PWM). Nhờ tiến bộ của công nghệ vi xử lý và công nghệ bán dẫn lực hiện nay, tần số chuyển mạch xung có thể lên tới dải tần số siêu âm nhằm giảm tiếng ồn cho động cơ và giảm tổn thất trên lõi sắt động cơ. Hệ thống điện áp xoay chiều 3 pha ở đầu ra có thể thay đổi giá trị biên độ và tần số vô cấp tuỳ theo bộ điều khiển. Theo lý thuyết, giữa tần số và điện áp có một quy luật nhất định tuỳ theo chế độ điều khiển. Đối với tải có mô men không đổi, tỉ số điện áp - tần số là không đổi. Tuy vậy với tải bơm và quạt, quy luật này lại là hàm bậc 4. Điện áp là hàm bậc 4 của tần số. Điều này tạo ra đặc tính mô men là hàm bậc hai của tốc độ phù hợp với yêu cầu của tải bơm/quạt do bản thân mô men cũng lại là hàm bậc hai của điện áp. Hiệu suất chuyển đổi nguồn của các bộ biến tần rất cao vì sử dụng các bộ linh kiện bán dẫn công suất chế tạo theo công nghệ hiện đại. Chính vì vậy, năng lượng tiêu thụ cũng xấp xỉ bằng năng lượng yêu cầu bởi hệ thống. Qua tính toán với các dữ liệu thực tế, với các chi phí thực tế thì với một động cơ sơ cấp khoảng 100 kW, thời gian thu hồi vốn đầu tư cho một bộ biến tần là khoảng từ 3 tháng đến 6 tháng. Hiện nay ở Việt nam đã có một số xí nghiệp sử dụng máy biến tần này và đã có kết quả rõ rệt. Với giải pháp tiết kiệm năng lượng bên cạnh việc nâng cao tính năng điều khiển hệ thống, các bộ biến tần hiện nay đang được coi là một ứng dụng chuẩn cho các hệ truyền động cho bơm và quạt. Nhờ tính năng kỹ thuật cao với công nghệ điều khiển hiện đại nhất (điều khiển tối ưu về năng lượng) các bộ biến tần đang và sẽ làm hài lòng nhiều nhà đầu tư trong nước, trong khu vực và trên thế giới. Điện năng đã đóng vai trò không thể thay thế trong các ngành sản xuất công nghiệp hiện nay. Với sự phát triển mau chóng của kinh tế thị trường, cơ sở hạ tầng được chú trọng đầu tư khiến nhu cấu vật liệu xây dựng vài năm gần đây tăng vọt. Chỉ nói riêng ngành gạch xây dựng, hàng loạt nhà máy gạch sử dụng công nghệ lò Tuynel ra đời. Tất cả các nhà máy sản xuất vẫn sử dụng hệ thống quạt khí nén điều chỉnh bằng van tiết lưu đầu vào. Như vậy động cơ vẫn hoạt động với công suất định mức mà thực tế van tiết lưu đầu vào luôn được điều chỉnh ở mức 40-80%. Ðó thực sự là một sự lãng phí khi mà thực tế động cơ đã tiêu tốn một lượng công suất vô ích đáng kể. Biến tần đã thay đổi hoàn toàn tình hình. Sử dụng biến tần để điều chỉnh lượng không khí và thay đổi áp suất có thể tiết kiệm năng lượng và nâng cao độ tin cậy của hệ thống. Hệ biến tần đóng vai trò của một bộ khởi động mềm, một bộ điều chỉnh tốc độ động cơ với đặc tính điều chỉnh vô cấp và có thể điều chỉnh vượt mức mà vẫn đảm bảo vệ động cơ hoạt động an toàn. Giờ đây không cần phải điều chỉnh van tiết lưu đầu vào, tại 22 | P a g e
24. phòng vận hành, công nhân có thể dễ dàng điều chỉnh và giám sát tốc độ quạt gió nhờ chiết áp và màn hình điều khiển. Ngoài hiệu quả kinh tế, họ biến tần bạo vệ và kéo dài tuổi thọ động cơ, hệ thống hoạt động êm giảm thiểu tiếng ồn và rung. Hệ thống có thể hoạt động song song với hệ thống khởi động động cơ truyền thống sử dụng khởi động từ. Khi có sự cố, có thể chuyển đổi dự phòng để đảm bảo lò luôn được hoạt động liên tục. 2.3.2 Giải pháp tiết kiệm năng lượng tại hệ thống lò nung Hệ thống lò nung clinker và hệ thống nghiền là 2 vị trí trọng yếu để tiết kiệm năng lượng trong sản xuất xi măng bằng lò quay, phương pháp khô kiểu mới, năng lượng tiêu hao trong quá trình này chiếm 97% tổng năng lượng cần dùng để sản xuất xi măng. Chính vì vậy, việc nâng cao tỷ lệ tận dụng năng lượng, hồi lưu nhiệt là vấn đề chính của việc tiết kiệm năng lượng và giảm ô nhiễm môi trường. Hệ thống lò nung bao gồm hệ thống tháp trao đổi nhiệt, buồng phân hủy (calciner), lò quay, hệ thống làm nguội clinker và hệ thống vòi đốt, trong đó tiêu hao chủ yếu là tiêu hao về nhiên liệu và điện. Tại hệ thống trao đổi nhiệt, gồm các cyclone là tận dụng một cách hiệu quả và triệt để nhiệt có trong dòng khí nóng đi ra khỏi calciner và lò quay để gia nhiệt bột liệu làm bột liệu nóng lên và một phần được phân hủy, sau đó đi vào buồng phân hủy calciner hoặc lò quay để tiếp tục gia nhiệt, phân giải và tạo khoáng, hoàn thành việc nung luyện clinker. Do đó, để có giải pháp tận dụng nhiệt triệt để, cần phải giảm tiêu hao nhiệt hệ thống và tuần hoàn vô ích, đồng thời giảm tổn thất áp suất, dẫn đến giảm tổn thất năng lượng hệ thống. Viện nghiên cứu xi măng Thiên tân (TCRDI -Trung quốc) đưa ra giải pháp kỹ thuật chế tạo cyclone có hiệu suất phân ly cao, trở lực nhỏ, hình thức kết cấu hợp lý với loại vỏ xoáy ốc 270 độ của ống cyclone. Giải pháp này có thể nâng cao hiệu quả trao đổi nhiệt của tháp trao đổi nhiệt một cách có hiệu quả, giảm lực cản hệ thống thông qua nghiên cứu mô hình hoá bằng kỹ thuật số CFD, làm tối ưu hoá hệ thống cyclone trong tháp trao đổi nhiệt, từ đó thực hiện mục tiêu đạt hiệu suất trao đổi nhiệt cao với trở lực thấp. 23 | P a g e
25. Tại hệ thống lò quay, nhiệt lượng cháy của nhiên liệu làm nâng nhiệt độ nguyên liệu, làm thành phần cacbonat canxi hoàn toàn bị phân huỷ thành oxit canxi sau đó cùng với các thành phần khác được nung luyện ở nhiệt độ 1400oC thiêu kết thành clinker. Thông qua rất nhiều chứng minh thực tiễn, loại lò quay ngắn hai bệ đỡ có tỷ lệ chiều dài và đường kính L/D < 12,5 ngày càng thu hút được quan tâm vì yếu tố tiết kiệm nhiệt nung và năng suất riêng của lò khá cao. Ưu điểm nổi trội của loại lò ngắn hai bệ đỡ là tiết kiệm năng lượng, tổn thất toả nhiệt chênh lệch so sánh với lò cùng quy cách vào khoảng 16.7 kJ (4kCal/kg clinker), ngoài ra còn có hàng loạt ưu điểm về chi phí sản xuất thiết bị, chi phí xây dựng thấp. Vòi đốt là một thiết bị công nghệ quan trọng. Nó ảnh hưởng mạnh đến tiêu hao nhiệt và tính năng vận hành của hệ thống lò nung, do đó ảnh hưởng đến chất lượng clinker và hàm lượng các chất có hại thải ra môi trường. Một vòi đốt tốt đầu tiên cần phải có nhiệt độ ngọn lửa đủ cao để sản xuất ra clinker có chất lượng tốt; đồng thời còn có yêu cầu nhiệt độ đỉnh ngọn lửa phải ổn định để duy trì vỏ lò ổn định nhằm kéo dài tuổi thọ của gạch chịu lửa; hình dạng ngọn lửa phải điều chỉnh dễ dàng, bảo đảm cháy hoàn toàn nhiên liệu, giảm lượng CO sinh ra ở đuôi lò; đồng thời khi thiết kế vòi đốt phải cố gắng giảm thiểu gió Iò để giảm tiêu hao nhiệt và giảm thiểu thải ra NOx. 24 | P a g e
26. Ghi làm nguội (Cooler), công dụng của ghi làm nguội là sử dụng gió mát để làm nguội clinker có nhiệt độ cao xuống nhiệt độ thấp. Khi đó, gió nguội bị gia nhiệt nóng lên trở thành gió II. Gió II vào lò để đốt nhiên liệu, giảm nhiệt lượng thoát ra ngoài, từ đó giảm tổn thất năng lượng. Ghi làm nguội trải qua thế hệ thứ I với thông gió trong buồng gió lớn, thế hệ thứ II với thông gió trong buồng gió nhỏ, thế hệ thứ III với dầm phụt khí cấp gió, đến thế hệ thứ IV với thông gió đơn nguyên theo hướng đứng. Ghi làm nguội không rò liệu kiểu hành tiến thế hệ IV tránh được clinker lọt qua ghi rơi xuống tạo thành trở lực theo hướng đứng, có lợi cho việc thông gió đều đặn. Hiệu suất thu hồi nhiệt của ghi làm nguội thế hệ IV trên 74%, so với mức vận hành thực tế hiện nay của ghi thế hệ III là 68 ~ 70%, có thể tiết kiệm tiêu hao nhiệt 61.9 ~ 92,8kJ/kg (cứ nâng cao 1% hiệu suất thu hồi nhiệt thì có thể giảm tiêu hao nhiệt 15.5kJ/kg). 2.3.3 Hệ thống nghiền xi măng Hiện nay, công nghệ nghiền xi măng phát triển theo xu hướng giảm tiêu hao năng lượng nghiền. Do tiêu hao năng lượng nghiền khá lớn, khoảng 60%, để sản xuất xi măng (bao gồm cả nghiền liệu và clanhke, phụ gia) và tập trung chủ yếu ở thiết bị nghiền bi. Thông thướng có các giải pháp đó là sử dụng thiết bị phân ly hiệu suất cao, có khả năng làm nguội và kết hợp với cụm thiết bị thu hồi sản phẩm (việc lắp đặt thiết bị phân ly cho phép nâng công suất 10 - 25%). Sau khi tách các hạt mịn bằng máy phân ly, thì máy nghiền hoạt động hiệu quả hơn khi nghiền các hạt thô. Hiệu quả chủ yếu của các giải pháp này cho phép tăng năng suất nghiền, giảm tiêu hao điện năng, giảm tiêu hao vật nghiền và chi phí đầu tư thấp. 25 | P a g e
27. Bổ sung thiết bị nghiền sơ bộ, nhằm đảm bảo kích thước liệu đầu vào <3 mm (tối đa 5 mm). Giải pháp này cho phép tăng năng suất nghiền (cho phép nâng công suất 15 – 25% với dải cỡ hạt chụm hơn), đồng thời làm tăng đáng kể độ mịn của sản phẩm, giảm tiêu hao năng lượng nghiền. Tuy nhiên, khi thiết kế thành hệ thống nghiền liên hợp, thì không những không tiết kiệm được điện năng, ngược lại do tăng thêm thiết bị nên còn làm tiêu tốn thêm điện năng. Nếu sử dụng cán ép với quy cách đủ lớn, thì nên thiết kế thành hệ thống nghiền liên hợp, tức tăng thêm thiết bị sơ tuyển hạt thô, nhằm tuyển bộ phận hạt mịn đi ra khỏi bộ phận máy cán ép đưa vào nghiền tiếp tục cho máy nghiền bi, nếu không thì lượng tuần hoàn sẽ quá nhiều, lượng hạt mịn qua máy cán ép quá nhiều, máy cán ép khó vận hành ổn định làm giảm hiệu quả. Nói chung, kinh nghiệm lựa chọn là nếu tiêu hao điện đơn vị của máy cán ép 6 kwh/t, thì sử dụng hệ thống nghiền trước tuần hoàn; Nếu tiêu hao điện đơn vị của máy cán ép 7kwh/t, thì sử dụng nghiền liên hợp. Thay thế máy nghiền bi bằng các thiết bị nghiền khác (nghiền đứng – con lăn, nghiền Horomill). Giải pháp này cho phép tăng năng suất nghiền, đồng thời làm tăng độ mịn của sản phẩm, giảm tiêu hao năng lượng nghiền. Nhằm đổi mới công nghệ, tăng cường sử dụng thiết bị hiện đại nâng cao chất lượng hiệu quả, tiết kiệm năng lượng (TKNL) trong sản xuất xi măng, từ ngày 22 đến 23 tháng 9 năm 2010, tại thành phố Hạ Long, tỉnh Quảng Ninh Hội Vật liệu xây dựng Việt Nam phối hợp với Công ty Polysius AG (CHLB Đức) tổ chức Hội thảo với chủ đề “Công nghệ mới, thiết bị hiện đại, hiệu quả và TKNL trong sản xuất xi măng”. Trong những năm qua, ngành sản xuất xi măng nước ta đã có những bước tiến đột phá về công nghệ cũng như quy mô sản xuất, đã trở thành ngành kinh tế then chốt, góp phần vào công cuộc xây dựng cơ sở hạ tầng, thúc đẩy sự nghiệp công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước. Tính đến năm 2009, đã có tổng số 97 dây chuyền sản xuất xi măng đi vào hoạt động, với tổng công suất thiết kế là 57,4 triệu tấn. Năm 2010, dự kiến có thêm 13 dây chuyền hoàn thành, nâng công suất lên 11,7 triệu tấn. Năm 2011, dự kiến có 12 dây chuyền mới đi vào hoạt động, với công suất 9,36 triệu tấn. Với sự phát triển đó, ngành công nghiệp sản xuất xi măng cũng phải đối mặt với nhiều khó khăn về sử dụng và tái sử dụng nguồn năng lượng. Đây cũng chính là vấn đề đang được các nhà khoa học, các nhà đầu tư cũng như lãnh đạo các nhà máy chú ý quan tâm. Hội thảo “Công nghệ mới, thiết bị hiện đại, hiệu quả và TKNL trong sản xuất xi măng” vì thế sẽ là nơi gặp gỡ, trao đổi của các nhà quản lý và hoạch định chính sách, các chuyên gia công nghệ hàng đầu trong lĩnh vực sản xuất xi măng. Đây cũng là dịp để các cán bộ điều hành sản xuất, các nhà tư vấn, thiết kế, chế tạo máy, các viện nghiên cứu chuyên ngành, các trường đại học và trường đào tạo cán bộ công nhân kỹ thuật thuộc lĩnh vực sản xuất xi măng tiếp cận công nghệ mới đang khá phổ biến trên thế giới. 26 | P a g e
28. Tới dự hội thảo các vị đại biểu và khách mời sẽ được nghe trình bày, giới thiệu về các công nghệ, thiết bị hiện đại nhằm tăng năng suất, sử dụng hiệu quả nhiên, nguyên liệu. Các chủ đề tham luận bao gồm Nghiền tinh bằng POLYCOM - Hiệu quả cao nhất cho nghiền nguyên liệu và nghiền xi măng; Bét đốt POLFLAME - Kiểm soát quá trình đốt tối ưu cho nhiên liệu thay thế và cháy chậm trong lò nung xi măng; Công nghệ thu hồi nhiệt khí thải lò quay. Ngoài hoạt động hội thảo tại Hội trường Khách sạn Hạ Long Dream, tham dự chương trình khách mời còn được tham quan, khảo sát việc ứng dụng các thiết bị tại nhà máy Xi măng Thăng Long. 2.3.4 Các giải pháp tiết kiệm năng lượng ứng dụng công nghệ thu hồi nhiệt thải để phát điện. Tính đến năm 2009, cả nước đã có 97 dây chuyền sản xuất xi măng đi vào hoạt động, với tổng công suất thiết kế là 57,4 triệu tấn. Năm 2010, dự kiến có thêm 13 dây chuyền hoàn thành, nâng công suất lên 11,7 triệu tấn. Đến năm 2011, có thêm 12 dây chuyền mới đi vào hoạt động, công suất dự kiến tăng thêm 9,36 triệu tấn. Trong quá trình sản xuất, một lượng khí thải và bụi khá lớn với nhiệt độ cao ( khoảng hơn 3000 C) chủ yếu ở tháp sấy sơ bộ PH và ghi làm nguội clinker thải ra làm ô nhiễm môi trường, lãng phí năng lượng , lãng phí nguồn tài nguyên và giảm hiệu quả sản xuất, các nhà máy xi măng cần được trang bị hệ thống phát điện tận dụng nhiệt khí thải. Cụ thể, một nhà máy sản xuất xi măng với công suất 20.000 tấn/ngày sẽ có công suất phát điện khoảng 23.000KW . Đây là con số khá lớn đối với một ngành công nghiệp có suất tiêu hao năng lượng lớn như ngành xi măng. Tận dụng được nguồn điện đó, bài toán năng lượng trong các nhà máy xi măng sẽ được giải quyết đáng kể., không chỉ mang tới lợi ích kinh tế mà còn góp phần bảo vệ môi trường. Chính vì lẽ đó công nghệ tận dụng nhiệt khí thải phát điện được coi là biện pháp tiết kiệm điện năng đang rất được quan tâm trong ngành công nghiệp xi măng trên thế giới cũng như ở Việt Nam. Công nghệ mới này được xem là một giải pháp giúp cho các doanh nghiệp sản xuất xi măng có một quy trình sản xuất xi măng “xanh” hơn. Trong những năm qua mặc dù ngành sản xuất Xi măng đã có những bước tiến đột phá về công nghệ cũng như quy mô sản xuất tuy nhiên có một thực tế là vấn đề sử dụng và tái sử dụng năng lượng vẫn chưa được khai thác triệt để. Để giải quyết vấn đề trên, ngay từ cuối năm 1997, Tổng Công ty Xi măng Việt Nam đã quan tâm tiếp cận với công nghệ nghệ tận dụng nhiệt khí thải lò quay để phát điện sử dụng trong Nhà máy Xi măng, tiết kiệm điện năng mua từ các nhà máy nhiệt điện do Bộ KHCN-MT, Bộ Xây dựng, tổ chức NEDO xúc tiến giới thiệu. Sau 1 thời gian khảo sát, đầu năm 2008 Công ty xi măng Hoàng Thạch đã được chọn để thực hiện dự án mẫu "Giảm tiêu thụ điện năng trong Nhà máy xi măng". Ngành công nghiệp tiêu hao năng lượng 27 | P a g e
29. Xi măng là ngành công nghiệp then chốt góp phần vào công cuộc xây dựng cơ sở hạ tầng, thúc đẩy sự nghiệp công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nước. Tuy nhiên đây cũng là ngành sản xuất tiêu hao năng lượng lớn đồng thờií gây ảnh hưởng lớn tơí môi trường và cảnh quan xung quanh. Sử dụng và tái sử dụng năng lượng đang là vấn đề được các nhà khoa học, nhà đầu tư trong lĩnh vực sản xuất xi măng rất quan tâm. Ông Trần Văn Huynh, Chủ tịch Hội Vật liệu xây dựng cho biết, ngành công nghiệp xi măng Việt Nam hiện đang sử dụng một lượng điện rất lớn. Để sản xuất ra mỗi tấn xi măng, phải tiêu hao trên 100 KWh điện. Đến năm 2010, khi sản lượng xi măng của Việt Nam đạt 50 triệu tấn thì sẽ tiêu tốn trên 5 tỉ KWh. Công nghệ sản xuất xi măng hiện nay sử dụng nguồn năng lượng chính là than và điện. Trong quá trình sản xuất, một lượng nhiệt khí thải và bụi khá lớn đã thải ra làm ô nhiễm môi trường, lãng phí năng lượng, lãng phí nguồn tài nguyên và giảm hiệu quả đầu tư. Khi tất cả các dây chuyền xi măng lò quay hệ khô của Việt Nam được trang bị hệ thống phát điện tận dụng nhiệt khí thải, thì công suất tổng các trạm phát điện khoảng 200 MW, phát ra một lượng điện chiếm 25% lượng điện tiêu thụ từ lưới điện. Đây là con số khá lớn đối với 1 ngành công nghiệp có suất tiêu hao năng lượng lớn. Tận dụng được nguồn điện đó, bài toán năng lượng trong các nhà máy xi măng sẽ được giải quyết đáng kể, không chỉ mang tới lợi ích kinh tế mà còn góp phần bảo vệ môi trường. Theo tính toán của ông Huynh, 1 tấn khí thải có thể sản xuất ra 3-4 KWh điện. Nếu tất cả các nhà máy sản xuất xi măng của Việt Nam đều tận dụng nhiệt thải của lò nung clinker để phát điện thì đến năm 2010, sản lượng điện do các nhà máy xi măng cung cấp sẽ đạt khoảng 1,5 tỉ KWh điện. Hiện công nghệ tận dụng nhiệt khí thải phát điện là biện pháp tiết kiệm điện năng trong ngành công nghiệp xi măng đang rất được quan tâm ở Việt Nam. Trước đó, trên thế giới đã có nhiều nước lắp đặt trạm phát điện khí thải vào dây chuyền xi măng. Trong đó, Nhật Bản là quốc gia đi đầu trong khu vực Châu Á về công nghệ này khi nghiên cứu và chế tạo thành công các lò hơi tận dụng nhiệt khí thải và các tuốc bin sử dụng hơi nước. Hiệu quả tiết kiệm năng lượng Sau 4 năm khởi công xây dựng và qua giai đoạn chạy thử có tải, 26/03/2002 công nghệ tận dụng nhiệt khí thải lò quay để phát điện chính thức được đưa vào sử dụng tại Nhà máy xi măng Hà Tiên 2, bước đầu cho thấy hiệu quả cao về kinh tế và môi trường. Đến năm 2009, qua 7 năm hoạt động, trạm phát điện nhiệt khí thải tại Nhà máy xi măng Hoàng Thạch đã phát ra 105 triệu kWh, mang lại lợi ích rõ rệt trên các phương diện kinh tế xã hội, tiết kiệm năng lượng, bảo vệ môi trường, làm giảm đáng kể giá thành sản xuất xi măng, hệ thống thiết bị của trạm phát điện làm việc ổn định, không ảnh hưởng tới sản xuất xi măng. Giải thích về nguyên lý hoạt động của của công nghệ tận dụng nhiệt khí thải phát điện tại Công ty xi măng Hoàng Thạch, ông Đỗ Cao Dương, Trưởng phòng Kỹ thuật Tổng Công ty Công nghiệp xi măng Việt Nam cho biết, khí thải từ lò quay có nhiệt độ từ 28 | P a g e
30. 350°C đến 380°C được dẫn vào nồi hơi thực hiện trao đổi nhiệt tạo ra hơi quá nhiệt. Dùng hơi quá nhiệt quay turbine dẫn động máy phát điện. Phần khí sau khi đã qua trao đổi nhiệt còn khoảng 230°C được đưa về sấy liệu cho máy nghiền bột sống. Như vậy ngoài việc tận dụng được phần nhiệt lượng dư để phục vụ cho tạo hơi nước chạy máy phát điện, hệ thống còn giúp giảm nhiệt độ khí vào máy nghiền và lọc bụi. Chỉ tính riêng từ tháng 3/2002 đến10/2006 công nghệ trên đã cung cấp được tổng lượng điện gần 72 triệu Kwh cho các dây chuyền sản xuất tại Công ty xi măng Hoàng Thạch. Không chỉ tiết kiệm điện năng, tính từ 7/2004 đến 10/2006 Công ty còn tiết kiệm được trên 2,1 triệu lít dầu ADO. Theo đánh giá của Hội Vật liệu xây dựng, đây là là phương pháp dễ áp dụng cho các nhà máy sản xuất xi măng tại Việt Nam tuy nhiên do công suất phát huy phụ thuộc hoàn toàn vào lượng nhiệt thừa thu được từ lò nung nên các nhà máy khi áp dụng cần xem xét tổng hợp, tính toán chính xác nhiều nhân tố liên quan như dây chuyền công nghệ, bố trí mặt bằng, kết cấu cung cấp và phân phối điện, thiết bị cấp nước. Ông Đào Ngọc Bình, Giám đốc Công ty xi măng Hoàng Thạch cho biết: "Khi tiếp nhận hệ thống thiết bị phát điện tận dụng những khí thải lò quay, xi măng Hoàng Thạch chỉ thuần túy nghĩ đến vấn đề kinh tế là mình tận dụng nhiệt để phát điện, không phải mua điện từ lưới. Sau khi đưa hệ thống vào vận hành còn mang lại lợi ích về mặt kỹ thuật, sau khi được hấp thụ để phát điện, nhiệt khí thải giảm hẳn nhiệt độ cho nên hệ thống hoạt động rất ổn. 2.3.5 Công ty xi măng Hoàng Thạch tiết kiệm điện “Tiết kiệm điện không những đem lại lợi ích kinh tế mà còn nâng cao sức cạnh tranh của doanh nghiệp. Đặc biệt, tiết kiệm điện đóng vai trò quan trọng khi dự báo nguồn cung về điện cho các ngành công nghiệp vật liệu xây dựng không ổn định”, ông Đào Ngọc Bình - Giám đốc Công ty Xi măng Hoàng Thạch chia sẻ. 29 | P a g e
31. Nhà máy được cung cấp bởi hệ thống điện từ lưới 110kv. Khi điện chuyển vào nhà máy sẽ được hạ xuống 6kv bằng một hệ thống 4 máy biến áp.Tiếp đó điện được chuyển đến các trạm phân phối nhỏ hơn và chuyển về các công đoạn của nhà máy bằng các đường dây cáp ngầm.Thiết bị tiêu thụ chủ yếu của nhà máy là các dây chuyền động cơ nên điện áp được dùng trong nhà máy là mạng 3 pha 380/50Hz. Theo đánh giá của Bộ Công Thương, ngành công nghiệp vật liệu xây dựng là ngành tiêu thụ năng lượng lớn. Tuy nhiên, để giảm thiểu tổn thất tiêu hao năng lượng trong quá trình sản xuất là vấn đề mà không phải doanh nghiệp sản xuất xi măng nào cũng thực hiện được. Với Công ty Xi măng Hoàng Thạch, điều này được coi như là nhiệm vụ trọng tâm trong việc thực hiện các chỉ tiêu kinh tế. Cùng với lợi thế có dây chuyền sản xuất xi măng hiện đại của Đan Mạch, Xi măng Hoàng Thạch đã có nhiều giải pháp tiết kiệm điện trong sản xuất, góp phần giảm tổn thất điện năng hàng năm. Từ đầu năm đến nay, giá các loại nguyên nhiên liệu đầu vào như xăng dầu, thuốc nổ, phụ tùng thiết bị để phục vụ sản xuất liên tục tăng và không ổn định, thêm vào đó là chênh lệch tỷ giá Nhận thức rõ những khó khăn trước mắt và lâu dài, lãnh đạo Công ty đã tăng cường quản lý, vừa triệt để tiết kiệm điện, dầu, vừa tăng tỷ lệ chạy than và phối liệu (tỷ lệ pha phụ gia) để duy trì lò chạy dài ngày, đồng thời giảm một phần chi phí sản xuất. Các giải pháp đồng bộ, tập trung tiết kiệm chi phí đầu vào như rà soát các loại vật tư, phụ tùng thay thế để có kế hoạch dự trữ hợp lý, giảm thiểu lượng tồn kho; giảm thời gian dừng lò để sửa chữa, nhằm đạt và vượt công suất thiết kế, triệt để tiết kiệm điện năng trong sản xuất bằng cách thay thế các thiết bị điện, thiết bị chiếu sáng TKNL; tận dụng, tái chế phế thải làm nguyên liệu cho sản xuất; tăng tỷ lệ pha phụ gia puzolan, tro xỉ nhiệt điện, xỉ hạt lò cao để giảm tỷ lệ clinke; sử dụng vật liệu nano đưa vào dùng trong nhiên liệu đốt trong cho xe vận chuyển; nghiên cứu các đề tài khoa học kỹ thuật áp dụng trong sản xuất như: pha trộn tỷ lệ sử dụng than cám 3C và 3B để chạy lò; nghiên cứu đề tài "sử dụng than cám 4A Hòn Gai cho lò nung số 1 và 2"; hay “sử dụng xỉ lò cao cho sản xuất xi măng bền sulfat". Hay như việc lắp các biến tần cho quạt đã giảm 40% điện năng tiêu thụ Với những giải pháp thiết thực này, Xi măng Hoàng Thạch đã tiết kiệm được hàng tỷ đồng mỗi năm. Đặc biệt, trước dự báo về tình hình cung ứng điện cho năm 2011 và những năm tiếp theo, Xi măng Hoàng Thạch đã triển khai đầu tư xây dựng các trạm tận dụng nhiệt thải lò nung với công suất 7,5MW. Việc đầu tư xây dựng nhà máy tận dụng nhiệt khí thải từ lò nung là một trong những dự án mang tầm chiến lược của Xi măng Hoàng Thạch. Đây cũng là bước chuyển lớn của Xi măng Hoàng Thạch, bởi hầu như ở nước ta, các nhà máy xi măng chưa triển khai việc tận thu nhiệt khí thải từ lò nung. Ông Bình cũng cho biết thêm, việc đầu tư dây xây dựng nhà máy tận thu nhiệt thừa, trước mắt không những góp phần ổn định sản xuất mà về lâu dài, đây là một giải pháp tối ưu nhất trong bối cảnh thiếu điện thường trực. Việc triển khai dự án tận thu nhiệt khí thải một lần nữa minh chứng việc sản xuất thân thiện với môi trường của Xi măng Hoàng Thạch - đơn vị luôn đi đầu trong công tác bảo vệ môi trường của ngành Vật liệu xây dựng Việt Nam. 30 | P a g e
32. 2.3.6 Cải tạo dây chuyền sản xuất, áp dụng khoa học kỹ thuật Cải tạo dây chuyền sản xuất Tiến hành cải tạo nâng cấp dây chuyền thiết bị nhằm mục tiêu nâng được năng suất lò nung lên thêm 10%, cải thiện được chất lượng của sản phẩm trong khi chi phí nhiên liệu, năng lượng điện tiêu hao chỉ tăng lên rất ít, nhờ vậy sẽ giảm được chi phí năng lượng và nhiên liệu tiêu hao trên 01 tấn sản phẩm. Cụ thể: Khâu chế biến nguyên liệu và đồng nhất phối liệu: sử dụng kho tròn thay thế kho dài, sử dụng thiết bị nghiền đứng con lăn thế hệ mới để nghiền nguyên liệu và nghiền than Công đoạn nung hai bệ đỡ thay thế lò ba bệ đã giúp giảm tiêu hao vật liệu chịu lửa, trọng lượng thiết bị và chi phí xây lắp, bảo dưỡng; sử dụng tháp trao đổi nhiệt 5 tầng, hệ thống Calcinner hiệu suất cao. Công đoạn làm nguội clinker: sử dụng thiết bị clinker với máy cán thế hệ mới. Công nghệ nghiền xi măng: sử dụng máy nghiền con lăn 2+2, 3+3, máy nghiền Horomill để nghiền xi măng cho phép giảm tới 20 - 30% tiêu hao năng lượng so với máy nghiền bi (máy nghiền Horomill tiêu hao 24 kWh/tấn xi măng, máy nghiền con lăn tiêu hao 20 kWh/tấn xi măng) và cải thiện độ mịn xi măng đạt tới 3600 cm2/g. Công đoạn đóng bao: sử dụng silo chứa xi măng hai nòng với máy đóng bao hoàn toàn tự động năng suất cao, bao đảm bảo độ chính xác trọng lượng bao xi măng nhỏ hơn 0.25 kg/bao,sử dụng thiết bị xuất xi măng bao, xuất clinker năng suất cao với thiết bị kiểm tra chính xác. Áp dụng tiến bộ kỹ thuật, hợp lý hóa sản xuất Áp dụng tiến bộ kỹ thuật, hợp lý hóa sản xuất . như lắp đặt biến tần cho các động cơ quạt gió hay kiểm soát khí thừa, rò hơi, lắp trao đổi nhiệt, thu hồi nước ngưng, bảo ôn để tận dụng tối đa nhiên liệu cho sản xuất là ưu tiên hàng đầu trong các nhà máy sản xuất xi măng hiện nay. Vốn đầu tư thấp đem lại hiệu quả cao vừa tăng năng suất vừa tiết kiệm điện năng. Phần 3: Các công nghệ sản xuất xi măng mới Ngành công nghiệp xi măng trên thế giới đang phải đối mặt với những thách thức ngày càng nhiều liên quan đến việc tiết kiệm nguyên liệu và năng lượng cũng như việc giảm lượng phát thải CO2. Cơ quan Năng lượng Quốc tế (International Energy Agency) đã chỉ rõ trên ‘Bản đồ đường bộ cho Ngành công nghiệp Xi măng’ các giải pháp chủ yếu cho các nhà sản xuất xi măng chính là việc sử dụng các nhiên liệu thay thế làm nhiên liệu hoặc nguyên liệu thô và hơn nữa là việc giảm lượng clinker/xi măng sử dụng bằng cách tận dụng các nguyên liệu đã qua thử nghiệm và đã được chứng minh như xỉ, tro bay, puzolan hoặc đá vôi mịn. Điều này cho thấy rằng trong những năm tới xi măng vẫn sẽ phụ thuộc nhiều vào clinker OPC. Các loại xi măng mới do đó ban đầu sẽ gần như chắc chắn phải tính đến các thành phần chính với số lượng lớn hơn bên cạnh clinker mà có các đặc tính puzolan hoặc chịu nhiệt. 31 | P a g e
33. Các vật liệu nhân tạo có nguồn gốc từ các nguồn tài nguyên thiên nhiên hoặc tài nguyên công nghiệp nhưng lại cần phải được xử lý nhiệt thêm và/hoặc phải có quá trình hoạt hóa. Vấn đề đặt ra ở đây là các loại xi măng dựa vào magnesia sẽ có vai trò đến mức nào. Mặt khác, các xi măng sulphoaluminate liệu có thể có được một vai trò quan trọng không. Đáng tiếc là, do các nguyên liệu riêng cũng như hiệu quả của chúng trong bê tông nên chúng sẽ gần như không thể thay thế thỏa đáng cho xi măng trên các thị trường xi măng hiện nay. Sản xuất xi măng đã trải qua một quá trình phát triển mạnh mẽ từ cách đây khoảng 2000 năm. Trong khi việc sử dụng xi măng trong bê tông có một lịch sử từ rất lâu rồi, thì sản xuất xi măng mang tính công nghiệp mới được bắt đầu hồi giữa thế kỷ 19, đầu tiên là với các lò đứng. Các lò này sau đó được thay thế bằng các lò quay là thiết bị tiêu chuẩn trên thế giới. Sản lượng xi măng toàn cầu hàng năm đã đạt được khoảng 2,8 tỷ tấn/năm và được dự kiến sẽ vẫn tiếp tục tăng lên tới khoảng 4 tỷ tấn/năm. Mức tăng trưởng chủ yếu được dự báo ở các quốc gia như Trung Quốc và Ấn Độ cũng như ở Trung Đông và Châu Phi (MENA), (Xem Hình 1). Đồng thời, ngành công nghiệp xi măng đang phải đối mặt với nhiều thách thức khó khăn như chi phí năng lượng tăng cao, các yêu cầu về giảm lượng phát thải CO2 và các vấn đề về khai thác nguồn nguyên liệu thô đạt yêu cầu chất lượng và khối lượng. Hình 1: Tình hình sản xuất xi măng toàn cầu đến năm 2050. Hội đồng Kinh doanh Thế giới vì sự Phát triển bền vững và Sáng kiến Phát triển Xi măng Bền vững (CSI), bao gồm các nhà sản xuất xi măng trên toàn thế giới, đã triển khai dự án có tên là “Getting the Numbers Right”, mà lần đầu tiên cung cấp một cơ sở dữ liệu đáng tin cậy cho hầu hết ngành công nghiệp xi măng trên toàn cầu về các vấn đề liên quan đến CO2 và hiệu quả năng lượng. Hình 2 cho thấy hiệu quả năng lượng của các sản lượng xi măng toàn cầu thuộc các thành viên của CSI. 32 | P a g e
34. Hình 2: Tiêu hao năng lượng nhiệt/tấn clinker. Nguồn: “Getting the Numbers Right’, Ngành công nghiệp xi măng, năng lượng và CO2. Quá trình phát triển Trong khi xi măng sản xuất theo phương pháp truyền thống tập trung chủ yếu vào OPC, các xi măng hỗn hợp và xi măng xỉ lò cao đã được sản xuất và hiện là thành phần chính trong danh mục tài sản xi măng của các nhà sản xuất. Đồng thời, các xi măng đá vôi Portland và puzolan Portland đã chiếm một ưu thế quan trọng, đặc biệt là ở các vùng không có sẵn xỉ hoặc tro bay. Trong bối cảnh mang tính toàn cầu hiện nay liên quan đến việc giảm chi phí và hạn chế lượng phát thải CO2, các nhà sản xuất xi măng đang cố gắng giảm hàm lượng clinker trong các sản phẩm xi măng của họ. Các giới hạn được quy định bởi chất lượng xi măng, do vậy chất lượng sản phẩm của bê tông hoàn thiện có thể không bị suy giảm. Hình 3 cho thấy các loại xi măng khác nhau và thành phần calcium oxide, silicon dioxide và aluminium/ô-xit sắt của chúng. 33 | P a g e
35. Hình 3: Sơ đồ tam nguyên (CaO, SiO2 và AL2O3/Fe2O3) của các loại xi măng và vật liệu có các đặc tính puzolan hoặc thủy lực. Nguồn: VDZ. Việc giảm lượng clinker trong xi măng chủ yếu là phải tính toán để đưa các thành phần chính đã qua thử nghiệm và thí nghiệm hiệu quả vào sử dụng. Khi mà tính sẵn có của các vật liệu có tính puzolan và thủy lực trong nguồn tài nguyên công nghiệp trên thế giới bị hạn chế thì sự quan tâm đặc biệt sẽ hướng vào các loại xi măng có hàm lượng đá vôi cao. Đây chính là sự mở rộng cơ bản các tiêu chuẩn xi măng đã được thiết lập hiện có trên thế giới và chắc chắn sẽ tạo ra nhiều cơ hội trong tương lai. Ví dụ, một nghiên cứu được thực hiện theo tiêu chuẩn Châu Âu với tiêu điểm chính nhằm vào sự phát triển cường độ và độ bền của bê tông được sản xuất. Hình 4 cho thấy phạm vi các loại xi măng hiện có được chuẩn hóa ở Châu Âu ngày nay và quá trình mở rộng hiện đang được nghiên cứu. Trong bất cứ trường hợp nào, việc sản xuất các loại xi măng có sử dụng thêm các thành phần đã qua thử nghiệm và thực nghiệm hiệu quả chắc chắn sẽ yêu cầu các biện pháp đảm bảo chất lượng tuyệt hảo khi chúng được thực hiện thành công trong ngành công nghiệp xi măng. Ngoài ra, các đặc tính vốn có của xi măng sản xuất đảm bảo mức lưu lượng khối lớn và tính đồng nhất cao dẫn đến việc tạo ra sản phẩm có chất lượng ổn định. 34 | P a g e
36. Hình 4: Khả năng mở rộng các tiêu chuẩn xi măng Châu Âu hiện có với các loại xi măng có chứa các thành phần mở rộng thêm đã qua thử nghiệm và thí nghiệm hiệu quả. Xỉ = S, Tro bay = V. Nguồn: Albrecht Wolter, Clausthal. Thành phần tự nhiên? Toàn bộ các loại xi măng trong tương lai sẽ chắc chắn phải dựa vào các vật liệu sẵn có và đủ cho sử dụng ở trên thế giới. Hình 5 cho thấy CaO, SiO2 cũng như Fe2O3 và Al2O3 chắc chắn là những vật liệu chính xét về khía cạnh này. Magnesium oxide có vẻ như sẵn có, kể cả khi các trầm tích có thể không tồn tại ngay sát bề mặt vì các vật liệu này hiện đang được ngành xi măng khai thác. Dựa vào calcium, silicon, aluminium và sắt, có thể thấy trước được các loại xi măng mới, đầu tiên là xi măng Portland cho đến các xi măng aluminosilicate nguyên chất mà chắc chắn sẽ không có đá vôi. Theo quan điểm đối với CO2, đây có thể là một giải pháp hữu ích. Tuy nhiên, các alumo- silicate hoặc các geopolymer đã được biết đến đều yêu cầu các chất hoạt hóa để bắt đầu quá trình đóng rắn. Hoạt hóa kiềm cũng là một lựa chọn tiềm tàng. Tuy nhiên, các yêu cầu về năng lượng để tạo ra các chất hoạt hóa này cũng rất có ý nghĩa. 35 | P a g e
37. Hình 5: Các thành phần có nhiều nhất trong phần chú giải oxit – vỏ trái đất. Nguồn: VDZ Các yêu cầu đối với các công nghệ kỹ thuật mới Toàn bộ các loại xi măng đều phải đáp ứng các yêu cầu về độ bền, sự phát triển cường độ, sự phát triển cường độ sớm, tính dễ thi công, chi phí và môi trường. Căn cứ vào thành phần của xi măng, các tiêu chí này có thể đáp ứng được ở các mức độ khác nhau. Nó nằm trong tầm quản lý của nhà sản xuất để tối ưu hóa các loại xi măng khác nhau theo các tiêu chí này. Người tiêu dùng sẽ lựa chọn loại xi măng phù hợp cho thi công chuyên dụng. Đặc biệt đối với các loại xi măng mới sẽ được hình thành trong tương lai, độ bền là một trong số các yêu cầu thiết yếu. Ví dụ như, vấn đề về độ bền carbonate hóa, khả năng chống thấm chất clorua (chloride) sẽ phải đạt được. Khả năng chịu được nhiệt độ môi trường cao cũng được xác định theo khả năng chịu được băng giá – tan giá. Trong số các thành phần mà không thể phát triển hết hoàn toàn thành các thành phần xi măng, thì các loại đất sét nung có khả năng đóng một vai trò rất quan trọng. Được biết rằng các vật liệu này mang các đặc tính của puzolan. Tuy nhiên, quá trình nung được xác định chủ yếu bởi nguồn gốc và thành phần của các loại đất sét này. Điển hình là, nhiệt độ nung nằm trong dải từ 700 đến 850oC. Tính sẵn có trên quy mô toàn cầu là tốt, cho dù ở một vài quốc gia đất sét không hề có sẵn (Hình 6 cho thấy một dạng nhiệt trọng của một mẫu sét). 36 | P a g e
38. Hình 6: Mẫu đất sét điển hình đang được tiến hành phân tích nhiệt trọng. Nguồn: VDZ. Các puzolan trong tương lai Mặt khác, các vật liệu puzolan hoặc các vật liệu chịu nước trong tương lai có thể có nguồn gốc từ các phế thải.Người ta biết rằng các xỉ dạng hạt từ quá trình sản xuất gang đều có tính chịu nước rất cao.Đồng thời, các phế thải thủy tinh với thành phần thích hợp có thể tạo ra các vật liệu chịu nước. Một vài trong số các phế thải này, như các tro than nâu (lignite ash), ở một số quốc gia có đủ hàm lượng can-xi. Một số khác có chứa hàm lượng can-xi thấp có thể sẽ hữu ích cho việc sản xuất ra các puzolan khác. Các loại xi măng mới trong tương lai Trong các tài liệu lưu trữ, chỉ thấy một vài báo cáo đề cập đến các loại xi măng mới trên phạm vi nghiên cứu. Celitement, ví dụ, dựa vào các pha hỗn hợp calcium silicate. Quá trình sản xuất diễn ra nhờ quá trình tổng hợp nhiệt thủy và nhờ quá trình nghiền phản ứng đá vôi với thành phần silic. Tỷ lệ Ca/Si thấp hơn so với clinker OPC, dẫn đến lượng phát thải CO2 và các yêu cầu về năng lượng có thể sẽ thấp hơn. Tuy nhiên, hiện vẫn còn quá sớm để đưa ra bất kỳ dự đoán nào về tiềm năng của loại vật liệu kết dính này trong tương lai liên quan đến độ bền, chi phí sản xuất hoặc thậm chí là tiềm năng kỹ thuật đối với việc thay thế thích hợp các loại xi măng hiện có. Novacem đã báo cáo một loại xi măng dựa vào magnesium oxide và các magnesium carbonate thủy lực. Theo Novacem, nguyên liệu thô sẽ phụ thuộc vào các magnesium silicate mà sẽ được gia nhiệt và sau đó được carbonat hóa ở nhiệt độ và áp suất cao. Trong khi các xi măng phụ thuộc vào magnesia được biết đến trong một thời gian dài, thì vấn đề gợi mở đặt ra ở đây là liệu cuối cùng Novacem có tạo ra được độ bền ổn định để thay thế thỏa đáng xi măng hiện nay không. Novacem cho biết sẽ tiến hành nghiên cứu quan trọng này, tuy nhiên đến nay đã tạo ra được một quá trình rất có ý nghĩa. Tóm lại 37 | P a g e
39. Vì những lý do xác đáng, thế giới hiện nay đang chủ yếu dựa vào OPC. Các sản phẩm mới trong tương lai chắc chắn sẽ cân nhắc tới các thành phần chính đã qua thử nghiệm và đã được chứng minh hiệu quả và sẽ tạo ra một hệ số clinker thấp hơn so với hệ số clinker hiện nay. Các sản phẩm hình thành mới đây nhìn chung đều chưa vượt qua phạm vi nghiên cứu. Ngành công nghiệp xi măng và nhóm nghiên cứu khoa học chắc chắn sẽ rất quan tâm theo đuổi các sản phẩm hình thành mới này. Theo quan điểm hiện nay, một vấn đề gợi mở đặt ra ở đây là liệu các vật liệu mới này có khả năng thay thế cho xi măng đang sử dụng với một số lượng đáng kể không? DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. trang web của nhà máy xi măng Hoàng Thạch. 2. 3. trang web của Vụ KHCN & Tiết kiệm Năng lượng, Tổng cục Năng lượng, Bộ Công Thương. 4. Trang web của công ty CP Xi măng FiCO Tây Ninh- TAFiCO. 5. Các diễn đàn tiết kiệm năng lượng, nguồn Internet. 38 | P a g e
40. PHẦN KẾT LUẬN Trong những năm gần đây, Xi măng Hoàng Thạch được người tiêu dùng tín nhiệm bởi chất lượng hàng đầu, là biểu tượng của sự bền vững, an toàn và ổn định cho các công trình xây dựng, là một thương hiệu xanh phát triển bền vững. Để xây dựng được niềm tin và thương hiệu đó, bên cạnh việc đầu tư khoa học công nghệ hiện đại trong sản xuất, không ngừng nâng cao chất lượng sản phẩm, XM Hoàng Thạch còn đặc biệt chú trọng bảo vệ môi trường, tiết kiệm năng lượng. Đó cũng là mục tiêu chung của toàn thể cán bộ, công nhân viên công ty trong quá trình xây dựng và phát triển. Ngành Xi măng Việt Nam nói chung và Xi măng Hoàng Thạch nói riêng đã và đang thực hiện tốt việc sử dụng tiết kiệm năng lượng, áp dụng tiến bộ khoa học kỹ thuật trong quản lý, tái tạo năng lượng. Điều đó sẽ góp phần xây dựng kinh tế nước nhà ngày càng giàu mạnh. Dự báo nhu cầu xi măng trong nước đến năm 2020 là 93 triệu tấn. Quy hoạch đề ra nhiệm vụ nâng cao chất lượng sản phẩm xi măng, đa dạng hóa các chủng loại xi măng đáp ứng các nhu cầu xây dựng đặc biệt như: xi măng mác cao, xi măng cho công trình biển, xi măng giếng khoan dầu khí, xi măng bền xâm thực và các loại xi măng khác. Trong giai đoạn 2020 - 2030, đầu tư sản xuất xi măng theo Quy hoạch phát triển công nghiệp xi măng Việt Nam do Thủ tướng Chính phủ phê duyệt. Nghiên cứu sử dụng phế thải làm nguyên, nhiên liệu cho sản xuất xi măng; nghiên cứu sản xuất các chủng loại xi măng có tính năng đặc biệt, xi măng tiết kiệm năng lượng, thân thiện môi trường; nghiên cứu giảm tiêu hao năng lượng, nhiên liệu và nhân công trong sản xuất xi măng. Qua bài báo cáo này, chúng em đã tích lũy cho mình nhiều kiến thức bổ ích về sử dụng, tiết kiệm năng lượng, và các vấn đề thời sự hiện nay về năng lượng. Trong tương lai, chúng em là những kỹ sư Điều khiển – Tự động hóa, bằng những kiến thức sẵn có và qua học hỏi chúng em sẽ tích cực tham gia nghiên cứu về lĩnh vực năng lượng. Qua đó, chúng em có thể góp công sức của mình vào sự nghiệp xây dựng, phát triển đất nước. 39 | P a g e